KR20160117452A

KR20160117452A - 박막 제조 장치, 마스크 세트, 박막 제조 방법

Info

Publication number: KR20160117452A
Application number: KR1020167020889A
Authority: KR
Inventors: 마사토 후카오; 노리아키 가스야
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-10-10
Also published as: CN105980597A; TWI655305B; TW201538766A; JP6227014B2; WO2015119101A1; JPWO2015119101A1

Abstract

막 두께의 측정 결과를 성막 공정에 곧바로 반영시킬 수 있는 박막 제조 장치와 박막 제조 방법을 제공한다.
하나의 성막 유닛 (11) 의 성막실 (22) 내에서 성막 대상물에 패터닝된 박막을 형성한 후, 다른 성막 유닛 (11) 의 성막실 (22) 로 이동시켜 패터닝된 다른 박막을 형성할 때에, 성막 유닛 (11) 사이에 위치하는 제 1 또는 제 2 이동실 (21, 23) 중에서, 형성된 박막 중, 성막 대상물 표면에 접촉하고 있는 측정용 박막의 부분에, 송광부 (32) 로부터 편광을 조사하고, 반사광을 수광부 (33) 에서 수광하여, 엘립소미터에 의해 박막의 막 두께를 구한다. 측정 결과가 이상값인 경우에는, 이상값을 나타내는 박막을 형성하는 성막실 (22) 의 운전을 정지시킨다. 복수의 성막실 (22) 에서 상이한 박막을 형성할 때에, 각 박막의 측정용 부분은 이간되어 위치하도록 마스크를 형성해 두면, 2 층 이상의 박막 형성 후에도 막 두께 측정을 실시할 수 있다.

Description

박막 제조 장치, 마스크 세트, 박막 제조 방법{THIN FILM PRODUCTION DEVICE, MASK SET, AND THIN FILM PRODUCTION METHOD}

본 발명은, 막 두께 측정의 기술에 관한 것으로, 특히, 엘립소메트리에 의한 측정에 의해, 성막 공정의 관리를 하는 기술에 관한 것이다.

진공 증착 장치 등의 성막 장치에서는, 성막실의 내부에 설치된 성막원으로부터 박막의 구성 재료인 미립자를 방출하고, 성막 대상물에 부착시켜, 원하는 막 두께의 박막을 형성한다.

따라서, 박막의 막 두께의 관리가 중요해지는데, 막 두께 센서를 사용하여, 막 두께를 측정하면서 박막을 성장시키는 기술이 일반적이다.

예를 들어, 도 10 의 부호 110 에 나타내는 증착 장치에서는, 진공조 (111) 내에 증발원 (112) 이 배치되고, 그 상방에, 마스크 (113) 와 성막 대상물 (114) 이 배치되어 있고, 진공조 (111) 내가 진공 분위기로 된 상태에서, 증발원 (112) 으로부터 박막 재료의 미립자 (여기에서는 증기이다) 가 방출되면, 마스크 (113) 에 형성된 개구를 통과한 증기가 성막 대상물 (114) 에 도달하여, 마스크 (113) 개구의 패턴을 따른 패턴의 박막이 형성된다.

증발원 (112) 의 증기가 도달하는 위치에는, 수정 진동자 (115) 가 배치되어 있고, 증발원 (112) 으로부터 방출된 미립자는, 성막 대상물 (114) 외에, 수정 진동자 (115) 에도 도달하여, 수정 진동자 (115) 의 표면에 성장하는 박막의 막 두께가, 수정 진동자 (115) 의 공진 주파수의 변화를 이용하여 측정되어, 성막 대상물 (114) 의 표면에 형성되는 박막의 막 두께값으로 환산된다.

이와 같은 막 두께 측정에서는, 측정 정밀도가 낮은 것에 더하여, 박막이 성장되어 버리는 수정 진동자 (115) 를 빈번하게 교환할 필요가 생겨, 장치의 가동률을 악화시킨다.

성막 중에 막 두께를 측정하는 관리 외에는, 시간 관리 등에 의해 원하는 막 두께로 추정되는 박막을 형성한 후, 성막 대상물을 성막실의 외부로 반출하여, 엘립소미터 등의 막 두께계를 사용하여 막 두께의 측정을 실시함으로써, 형성된 박막의 막 두께가 기준 범위 내인지 여부의 확인을 실시하는 관리 방법이 있다.

진동자를 사용한 막 두께계는, 주파수의 저하나 온도 변화 등의 요인에 의해 측정값이 영향을 받기 쉬운 데에 반해, 엘립소메트리의 막 두께 측정은 정확하여, 신뢰성이 높은 막 두께값을 얻을 수 있다.

그러나, 엘립소미터는 대기 중에 배치되어 있기 때문에, 측정 대상인 성막 대상물을 대기 중으로 반출하여 측정을 실시하면, 측정 작업에 장시간이 필요하게 되어, 측정 결과를 성막 공정에 곧바로 반영시키는 것은 곤란하다.

또, 유기 EL 디바이스와 같은 다층의 적층막을 형성하는 경우, 적층막의 막 두께를 측정하는 것은 기술상 곤란하여, 측정 결과를 성막 공정에 반영시킬 수 없다.

하기는 엘립소미터를 갖는 종래 기술의 성막 장치이다.

일본 특허공표공보 제2012-502177호

본 발명은, 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위해서 창작된 것으로, 성막 대상물을 대기에 노출시키지 않고 엘립소메트리에 의해 막 두께를 측정하고, 측정한 막 두께값을 단시간에 생산 공정에 반영시킬 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 제 1 성막 물질의 미립자인 제 1 미립자를 방출하는 제 1 성막원과, 제 2 성막 물질의 미립자인 제 2 미립자를 방출하는 제 2 성막원과, 상기 제 1, 제 2 성막원이 각각 배치된 제 1, 제 2 성막실과, 제 1 주 (主) 개구가 형성되고, 상기 제 1 성막실에 배치된 제 1 마스크와, 제 2 주개구가 형성되고, 상기 제 2 성막실에 배치된 제 2 마스크와, 편광을 사출하는 송광부와, 입사광을 수광하는 수광부를 갖는 엘립소미터를 갖고, 상기 제 1 성막실에서는, 성막 대상물과 상기 제 1 마스크가 대향되고, 상기 제 1 주개구를 통과한 상기 제 1 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 제 1 주박막이 형성되고, 상기 제 2 성막실에서는, 상기 성막 대상물과 상기 제 2 마스크가 대향되고, 상기 제 2 주개구를 통과한 상기 제 2 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 제 2 주박막이 형성되는 박막 제조 장치로서,

상기 제 1 마스크에는, 상기 제 1 주개구와는 상이한 장소에 제 1 부 (副) 개구가 형성되고, 상기 제 2 마스크에는, 상기 제 2 주개구와는 상이한 장소에 제 2 부개구가 형성되고, 상기 제 1 성막실에서 박막을 형성할 때에, 상기 제 1 부개구를 통과한 제 1 미립자에 의해 상기 성막 대상물의 표면과 접촉한 제 1 측정용 박막이 형성되고, 상기 제 2 성막실에서 박막을 형성할 때에, 상기 제 2 부개구를 통과한 제 2 미립자에 의해 상기 성막 대상물의 표면과 접촉한 제 2 측정용 박막이 형성되도록 되어 있고, 상기 제 1 성막실로부터 반출되는 상기 성막 대상물이 반입되는 이동실이 형성되고, 상기 송광부와 상기 수광부는 상기 이동실 내에 배치되고, 상기 이동실 내에 배치된 상기 성막 대상물의 상기 제 1 측정용 박막의 표면은 노출되고, 상기 제 1 측정용 박막의 노출된 표면에 상기 편광이 조사되고, 반사광이 상기 수광부에 입사되어 상기 제 1 측정용 박막의 막 두께값이 측정되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 제 1 측정용 박막의 막 두께값을 측정한 후, 상기 제 2 주박막과 상기 제 2 측정용 박막이 형성되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 제 1, 제 2 성막실과 상기 이동실은, 상기 제 1 주박막과 상기 제 1 측정용 박막이 형성되고 상기 제 1 성막실로부터 반출된 상기 성막 대상물이, 상기 이동실 내에서 상기 제 1 측정용 박막에 상기 편광이 조사된 후, 상기 제 2 성막실에 반입되고, 상기 제 2 주박막과 상기 제 2 측정용 박막이 형성되도록 배치된 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 제 1, 제 2 주박막과, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막이 형성된 후, 상기 제 1 측정용 박막의 막 두께값이 측정되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 이동실 내에 배치된 상기 성막 대상물의 상기 제 2 측정용 박막에 상기 편광이 조사되고, 반사광이 상기 수광부에 입사되어 상기 제 2 측정용 박막의 막 두께값이 측정되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 제 1, 제 2 주박막은, 상기 성막 대상물 표면의 동일 장소 상에 형성되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 제 3 성막 물질의 미립자인 제 3 미립자를 방출하는 제 3 성막원과, 상기 제 3 성막원이 배치된 제 3 성막실과, 제 3 주개구와 제 3 부개구가 형성되고, 상기 제 3 성막실에 배치된 제 3 마스크를 갖고, 상기 제 3 성막실에서는, 상기 성막 대상물과 상기 제 3 마스크가 대향되고, 상기 제 3 주개구를 통과한 상기 제 3 미립자와, 상기 제 3 부개구를 통과한 상기 제 3 미립자에 의해, 상기 제 1, 제 2 주박막과 상기 제 1, 제 2 측정용 박막이 형성되고, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막의 표면이 노출된 상기 성막 대상물 상에, 제 3 주박막과 제 3 측정용 박막이 형성되는 박막 제조 장치로서, 상기 제 3 측정용 박막은 상기 성막 대상물과 접촉하여 형성되고, 상기 제 3 주박막과 상기 제 3 측정용 박막이 형성된 후에도, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막의 표면은 노출된 상태로 되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막의 막 두께값이 측정된 후, 상기 제 3 주박막과 상기 제 3 측정용 박막이 형성되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 상기 제 1, 제 2, 제 3 주박막은, 상기 성막 대상물 표면의 동일 장소 상에 형성되는 박막 제조 장치이다.

본 발명은, 성막 물질의 미립자를 통과시키는 주개구와, 상기 미립자를 차폐하는 차폐부를 갖고, 성막 대상물과 대면되어, 상기 주개구를 통과한 상기 미립자를 상기 성막 대상물에 도달시키고, 상기 성막 대상물의 표면에, 각 상기 마스크마다 주박막을 형성하는 복수의 상기 마스크로 이루어지는 마스크 세트로서, 복수의 상기 각 마스크는 부개구를 각각 갖고, 어느 한 장의 상기 마스크의 상기 부개구와 대면하는 상기 성막 대상물의 위치에는, 다른 상기 마스크의 차폐부가 대면하고, 상기 부개구를 통과한 상기 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 각 상기 마스크마다 상기 주박막과 함께 부박막을 형성하도록 구성된 마스크 세트이다.

본 발명은, 상기 부박막의 적어도 일부는, 상기 성막 대상물에 접촉하는 측정용 박막으로 되는 마스크 세트이다.

본 발명은, 성막 대상물 상에 복수의 박막을 1 층씩 차례대로 형성하는 박막 제조 방법으로서, 최초에 형성하는 박막으로부터 최후 직전의 차례로 형성하는 박막까지 포함되는 하나의 박막이고, 상기 성막 대상물과 접촉하는 측정용 박막을 포함하는 상기 하나의 박막을 형성한 후 상기 하나의 박막을 형성한 성막 장치로부터, 다음의 박막을 형성하는 성막 장치로 이동실을 개재하여 이동시킬 때에, 상기 이동실 내에서 상기 하나의 박막의 상기 측정용 박막에 편광을 조사하고, 반사광을 수광하여, 편광 상태의 변화로부터, 상기 측정용 박막의 막 두께값을 구하고, 구해진 막 두께값을 기준 범위와 비교하여, 상기 기준 범위 외이면 경보를 출력하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 성막 물질의 미립자를 통과시키는 주개구와, 상기 미립자를 차폐하는 차폐부를 갖고, 성막 대상물과 대면되어, 상기 주개구를 통과한 상기 미립자를 상기 성막 대상물에 도달시키고, 상기 성막 대상물의 표면에, 각 상기 마스크마다 주박막을 형성하는 복수의 마스크로 이루어지는 마스크 세트로서, 복수의 상기 각 마스크는 부개구를 각각 갖고, 어느 한 장의 상기 마스크의 상기 부개구와 대면하는 상기 성막 대상물의 위치에는, 다른 상기 마스크의 차폐부가 대면하고, 상기 부개구를 통과한 상기 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 각 상기 마스크마다, 상기 주박막과 함께 동일한 형성 조건에서, 상기 성막 대상물에 접촉한 측정용 박막이 형성되도록 구성된 마스크 세트를 사용하고, 각 상기 마스크에 상기 성막 대상물을 한 장씩 대면시켜, 각 상기 마스크에 의해 상기 성막 대상물 상에 상기 주박막을 각각 형성하는 박막 제조 방법으로서, 각 상기 마스크의 상기 부개구에 의해 형성되는 상기 측정용 박막은, 상기 성막 대상물과 접촉시켜 형성하고, 상기 측정용 박막의 막 두께값을 측정하여 상기 주박막의 막 두께값을 구하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 측정한 상기 막 두께값을 기준 범위와 비교하여, 비교 결과가 상기 막 두께값은 상기 기준 범위 외인 것을 나타내는 경우에는, 상기 막 두께값이 상기 기준 범위 내에 들어가도록, 상기 막 두께값이 측정된 상기 측정용 박막과 상기 측정용 박막과 함께 형성하는 상기 주박막을 형성하는 형성 조건을 변경하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 동일한 상기 마스크에 한 장씩 대면되는 복수의 상기 성막 대상물 중, 제 1 성막 대상물에 하나의 상기 마스크를 대면시켜 상기 주박막과 상기 측정용 박막을 형성하고, 막 두께를 측정하여 상기 비교 결과를 얻은 후, 제 2 성막 대상물에 동일한 상기 마스크를 대면시켜 상기 주박막과 상기 측정용 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 상기 제 1 성막 대상물의 상기 비교 결과가, 측정한 상기 막 두께값은 상기 기준 범위 외인 것을 나타내는 경우에는, 상기 제 2 성막 대상물에 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성되기 전에, 상기 형성 조건을 변경하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 상기 성막 대상물은, 최초에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성된 후, 최후에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성될 때까지의 동안은, 진공 분위기에 놓인 후, 대기 중으로 반출하는 박막 형성 방법으로서, 각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막 중, 원하는 상기 측정 대상 박막의 상기 막 두께값은, 대기 중으로 반출되기 전에, 상기 진공 분위기 중에서 측정하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 대기 중으로 반출한 후에도 각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막은 표면을 노출시켜 두고, 각 상기 마스크에 의해 형성하고, 상기 진공 분위기 중에서 상기 막 두께값을 측정한 상기 측정 대상 박막 중, 원하는 상기 측정 대상 박막의 상기 막 두께값을, 상기 성막 대상물을 대기 중으로 반출한 후, 측정하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 상기 성막 대상물은, 최초에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성된 후, 최후에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성될 때까지의 동안은, 진공 분위기에 놓인 후, 대기 중으로 반출하는 박막 형성 방법으로서, 대기 중으로 반출한 후에도 각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막은 표면을 노출시켜 두고, 각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막 중, 원하는 상기 측정 대상 박막의 상기 막 두께값을 상기 성막 대상물을 대기 중으로 반출한 후, 측정하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 적어도 2 장 이상 상기 마스크에 의해 형성되는 상기 주박막을 적층시켜, 적층막을 제조하는 박막 제조 방법이다.

본 발명은, 엘립소미터의, 편광된 사출광을 사출하는 송광부와, 입사광을 수광하는 수광부를 상기 진공 분위기 중에 두고, 각 상기 마스크에 의해 형성된 상기 측정용 박막 중, 적어도 한 장의 상기 마스크에 의해 형성된 상기 측정용 박막을 향하여 상기 사출광을 사출하고, 상기 사출광이 조사된 상기 측정용 박막에서 반사된 반사광을 상기 수광부에 입사시켜, 입사된 상기 반사광의 편광 상태로부터, 상기 사출광이 조사된 상기 측정용 박막의 막 두께를 측정하는 박막 제조 방법이다.

복수의 박막을 적층시켜 적층막을 형성할 때에, 단층막의 측정을 실시할 수 있기 때문에, 정확한 막 두께값을 구할 수 있다.

또, 적층막이 형성되기 전의 단계에서 막 두께를 측정하기 때문에, 막 두께의 측정 결과가 이상값이었던 경우에는, 이상값을 나타내는 박막을 형성한 성막실에서의 성막 공정을 중지시켜, 이상의 원인을 제거한 후, 복구시킬 수 있으므로, 불량품의 발생량이 줄어든다.

또, 하나의 성막원에 의한 박막이 형성된 후, 단시간에 그 박막의 막 두께를 측정할 수 있기 때문에, 측정 결과에 따라, 그 하나의 성막원의 성막 조건을 단시간에 변경할 수 있기 때문에, 막 두께값을 일정값으로 유지할 수 있다.

하나의 성막 대상물을 마스크에 대면시켜 박막을 형성하고, 막 두께를 측정하여 측정 결과를 구하여, 측정 결과가, 측정한 막 두께값은 기준 범위 외인 것을 나타내고 있었던 경우에는, 다음의 성막 대상물에 측정한 측정용 박막을 형성한 마스크를 대면시켜 주박막을 형성하기 전에, 막 두께값이 기준 범위 내에 들어가도록 박막의 형성 조건을 변경하면, 막 두께값이 기준 범위 외인 성막 대상물의 수를 감소시킬 수 있다.

측정 결과가, 막 두께값은 기준 범위 내인 것을 나타내고 있었던 경우에는, 형성 조건은 변경하지 않는다.

도 1 은 본 발명의 제 1 예의 박막 제조 장치이다.
도 2(a) ∼ 도 2(c) 는 성막실이다.
도 3(a), 도 3(b) 는 이동실이다
도 4(a) 는 성막 대상물의 평면도이고, 도 4(b) 는 박막 형성 전의 성막 대상물의 A₀-A₀ 선 절단 단면도이고, 도 4(c) 는 그 성막 대상물의 B₀-B₀ 선 절단 단면도이다.
도 5(a) 는 최초의 박막이 형성된 성막 대상물의 평면도이고, 도 5(b) 는 그 성막 대상물의 A₁-A₁ 선 절단 단면도이고, 도 5(c) 는 그 성막 대상물의 B₁-B₁ 선 절단 단면도이고, 도 5(d) 는 최초의 박막을 형성하는 마스크의 평면도이다.
도 6(a) 는 2 층째의 박막이 형성된 성막 대상물의 평면도이고, 도 6(b) 는 그 성막 대상물의 A₂-A₂ 선 절단 단면도이고, 도 6(c) 는 그 성막 대상물의 B₂-B₂ 선 절단 단면도이고, 도 6(d) 는 2 층째의 박막을 형성하는 마스크의 평면도이다.
도 7(a) 는 3 층째의 박막이 형성된 성막 대상물의 평면도이고, 도 7(b) 는그 성막 대상물의 A₃-A₃ 선 절단 단면도이고, 도 7(c) 는 그 성막 대상물의 B₃-B₃ 선 절단 단면도이고, 도 7(d) 는 3 층째의 박막을 형성하는 마스크의 평면도이다.
도 8(a) 는 최후의 박막이 형성된 성막 대상물의 평면도이고, 도 8(b) 는 그 성막 대상물의 A₁₀-A₁₀ 선 절단 단면도이고, 도 8(c) 는 그 성막 대상물의 B₁₀-B₁₀ 선 절단 단면도이고, 도 8(d) 는 최후의 박막을 형성하는 마스크의 평면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 예의 박막 제조 장치이다.
도 10 은 종래 기술의 박막 제조 장치이다.
도 11 은 이동실의 다른 예이다.
도 12(a), 도 12(b) 는 부개구의 위치를 설명하기 위한 도면이다.

＜박막 제조 장치＞

도 1 은, 본 발명의 제 1 예의 박막 제조 장치 (10a) 를 나타내고 있다.

도 1 의 부호 11 은, 성막 유닛을 나타내고 있고, 이 박막 제조 장치 (10a) 는, 복수의 성막 유닛 (11) 이 일렬로 접속되어 구성되어 있다.

이 예에서는, 각 성막 유닛 (11) 은 동일한 구조이고, 제 1 이동실 (21) 과, 제 2 이동실 (23) 과, 1 대 내지 복수 대의 성막실 (22) 을 각각 갖고 있다. 각 성막 유닛 (11) 은, 성막실 (22) 을, 복수 대 (여기에서는 2 대) 를 각각 갖고 있고, 각 성막실 (22) 에는, 성막 물질의 미립자를 방출하는 성막원 (20) 이 각각 배치되어 있다. 성막 물질의 미립자에는, 성막 물질의 증기 (승화에 의해 발생한 기체를 함유한다) 나, 스퍼터링 입자가 함유된다.

각 성막 유닛 (11) 의 제 1 이동실 (21) 내에는, 반송 장치 (25) 가 각각 배치되어 있고, 반송 장치 (25) (여기에서는 반송 로봇) 는, 성막 대상물을 실어 이동하는 핸드 (26) 를 갖고 있다. 성막 대상물은, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 판상의 기판이다.

각 성막 유닛 (11) 의 성막실 (22) 과 제 2 이동실 (23) 은, 그 성막 유닛 (11) 의 제 1 이동실 (21) 에 접속되어 있다.

각 성막 유닛 (11) 의 반송 장치 (25) 는, 제어 장치 (37) 에 의해 제어되고 있고, 제어 장치 (37) 가 핸드 (26) 의 이동을 제어하여, 핸드 (26) 상에 성막 대상물을 실으면 제 1 이동실 (21) 에 접속된 성막실 (22) 내에 성막 대상물을 반출입할 수 있도록 되어 있다.

성막 대상물은, 복수의 성막 유닛 (11) 내를 차례대로 이동하고 있고, 일렬로 배치된 복수의 성막 유닛 (11) 중의 이동의 상류측의 성막 유닛 (11) 의 제 2 이동실 (23) 은, 하류측의 성막 유닛 (11) 의 제 1 이동실 (21) 에도 접속되어 있다. 최상류의 성막 유닛 (11) 의 제 1 이동실 (21) 에는, 이 박막 제조 장치 (10a) 의 전공정을 실시하는 전처리 장치 (41) 가 접속되고, 최하류의 성막 유닛 (11) 의 제 2 이동실 (23) 은, 이 박막 제조 장치 (10a) 의 후공정을 실시하는 후처리 장치 (42) 에 접속되어 있다.

각 제 1 이동실 (21) 내의 반송 장치 (25) 는, 제 1 이동실 (21) 에 접속된 상류측의 성막 유닛 (11) 의 제 2 이동실 (23) 또는 전처리 장치 (41) 의 내부에 배치된 성막 대상물을 핸드 (26) 상에 실어 성막실 (22) 로 이동시킨다.

또, 성막실 (22) 의 내부에 배치된 성막 대상물을 핸드 (26) 상에 실어 하류측의 성막 유닛의 제 2 이동실 (23) 또는 후처리 장치 (42) 로 이동시킬 수 있다.

도 2(a) 에는, 각 성막실 (22) 의 내부가 나타나 있다. 각 성막실 (22) 은 진공조 (50) 를 갖고 있고, 진공조 (50) 의 내부에는 마스크 유지 장치 (51) 와 기판 유지 장치 (52) 가 배치되어 있다. 마스크 유지 장치 (51) 에는, 마스크 (3) 가 유지되어 있다.

도 5(d), 도 6(d), 도 7(d), 도 8(d) 의 부호 3₁ ∼ 3₃, 3₁₀ 은, 본 발명에 사용할 수 있는 마스크 (3) 의 예이고, 복수의 박막을 형성할 때의, 최초의 층의 박막과, 2 층째의 박막과, 3 층째의 박막과, 최후의 층의 박막을 형성하는 마스크를 각각 나타내고 있고, 동일 성막 대상물에 박막을 형성하는 복수의 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 로 이루어지는 마스크 세트이다.

도 5(d) 내지 도 8(d) 의 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 는 각각 상이한 성막실 (22) 에 배치하고, 한 장의 성막 대상물에 박막을 형성해도 되고, 복수의 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 중 한 장 내지 복수 장의 원하는 마스크를 동일 성막실 (22) 에 배치해도 된다.

도 2(b) 의 부호 4 는, 각 성막실 (22) 내에 반입된 성막 대상물을 나타내고 있고, 그 성막 대상물 (4) 은, 기판 유지 장치 (52) 에 의해 유지되고, 도 2(b) 에 나타낸 바와 같이, 마스크 (3) 는 성막 대상물 (4) 과 성막원 (20) 사이에 위치하고, 마스크 (3) 와 성막 대상물 (4) 은 평행하게 이간되어 대면한다.

각 마스크 (3) 에는 마스크 얼라이먼트 마크가 형성되고, 성막 대상물 (4) 에는 기판 얼라이먼트 마크가 형성되어 있다 (얼라인먼트 마크는 도시 생략).

진공조 (50) 의 벽면에는, 투명한 창 (57) 이 기밀하게 형성되어 있다. 진공조 (50) 의 외부의 창 부근에는 촬상 장치 (55) 가 배치되어 있고, 촬상 장치 (55) 에 의해, 창 (57) 을 통하여 진공조 (50) 의 내부가 관찰되도록 되어 있고, 마스크 유지 장치 (51) 와 기판 유지 장치 (52) 에 마스크 (3) 와 성막 대상물 (4) 이 각각 배치된 상태에서는, 촬상 장치 (55) 에 의해, 기판 얼라이먼트 마크와 마스크 얼라이먼트 마크를 관찰할 수 있도록 되어 있다.

기판 유지 장치 (52) 와 마스크 유지 장치 (51) 의 어느 일방 또는 양방은 위치 맞춤 장치 (53) 에 접속되어 있고, 위치 맞춤 장치 (53) 가 동작하면, 마스크 (3) 와 성막 대상물 (4) 의 평행 상태를 유지하면서, 기판 유지 장치 (52) 와 마스크 유지 장치 (51) 의 어느 일방 또는 양방을 상대적으로 이동시켜, 마스크 (3) 와 성막 대상물 (4) 사이의 상대 위치를 변경할 수 있도록 되어 있다.

촬상 장치 (55) 는 위치 맞춤 장치 (53) 에 접속되어 있고, 촬상 장치 (55) 가 촬상한 촬상 결과는 위치 맞춤 장치 (53) 에 출력된다.

촬상 장치 (55) 에 의해, 기판 얼라이먼트 마크와 마스크 얼라이먼트 마크가 관찰되고, 위치 맞춤 장치 (53) 에 의해, 촬상 결과로부터 소정의 상대적인 위치와, 촬상된 실제의 상대적인 위치 사이의 오차가 구해져, 그 오차가 감소하도록, 마스크 (3) 와 성막 대상물 (4) 사이가, 위치 맞춤 장치 (53) 에 의해 상대적으로 이동되어 위치 맞춤이 실시된다.

오차가 소정치보다 작아져, 위치 맞춤이 완료되었을 때에는, 성막 대상물 (4) 에 형성되고, 성막 대상물 (4) 상의 위치를 특정하는 좌표축과, 마스크 (3) 상에 형성되고, 마스크 (3) 상의 위치를 특정하는 좌표축이, 마스크 (3) 와 성막 대상물 (4) 사이의 거리 방향의 상위 (相違) 를 제외하고, 일치하는 것으로 한다.

각 성막실 (22) 의 내부에 배치된 마스크 (3) 에는, 도 5(d) 내지 도 8(d) 의 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 에 나타낸 바와 같이, 입자를 통과시키지 않는 판상의 차폐부 (15) 에, 관통공인 주개구 (17₁ ∼ 17₃, 17₁₀) 와 부개구 (16₁ ∼ 16₃, 16₁₀) 의 2 종류의 개구가 형성되어 있고, 각 성막실 (22) 내에 배치된 성막원 (20) 은, 어느 한 장의 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 에 대면한다.

각 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 와, 주개구 (17₁ ∼ 17₃, 17₁₀) 와, 부개구 (16₁ ∼ 16₃, 16₁₀) 를 부호 3, 17, 16 으로 대표하게 하면, 마스크 (3) 와 위치 맞춤이 된 성막 대상물 (4) 에는, 하나의 성막원 (20) 으로부터 방출되어, 주개구 (17) 를 통과한 미립자에 의해 주개구 (17) 와 대향된 위치에 박막이 형성되고, 동일 성막원 (20) 으로부터 방출되어, 부개구 (16) 를 통과한 미립자에 의해 부개구 (16) 와 대향된 위치에 박막이 형성된다.

각 성막실 (22) 의 내부에서 주개구 (17) 를 통과한 미립자에 의해 형성되는 박막을 주박막이라고 부르고, 부개구 (16) 를 통과한 입자에 의해 형성되는 박막을 부박막이라고 부르면, 위치 맞춤이 완료된 상태에서는, 주개구 (17) 는, 성막 대상물 (4) 과 위치 맞춤이 된 마스크 (3) 에 의해, 주박막이 형성되는 장소에 대면하고 있고, 부개구 (16) 는, 그 마스크 (3) 에 의해, 부박막이 형성되는 장소에 대면 하고 있다.

위치 맞춤이 완료된 후, 도 2(c) 에 나타낸 바와 같이, 성막 대상물 (4) 과 마스크 (3) 는 상대적으로 근접 이동하여, 성막 대상물 (4) 과 마스크 (3) 는 접촉하거나, 또는, 성막 대상물 (4) 과 마스크 (3) 는 이간되어 근접되어 진공조 (50) 내에서 유지된다.

성막실 (22) 의 내부는, 성막 대상물 (4) 이 반입될 때는 진공 분위기로 되어 있고, 성막 대상물 (4) 과 마스크 (3) 의 위치 맞춤이 완료되면, 성막원 (20) 으로부터, 박막을 형성하는 재료의 미소 입자가 진공조 (50) 의 내부로 방출되어, 주박막과 부박막은 형성되어야 할 장소에 형성된다.

또한, 주박막은, 박막 제조 장치에서 제조하는 제품의 일부를 구성하는 박막이며, 부박막은, 후술하는 바와 같이, 막 두께 측정에 사용되는 박막이다.

1 대의 성막실 (22) 의 내부에서 형성되는 박막을 1 층으로 하면, 한 장의 성막 대상물 (4) 상에는, 각 성막실 (22) 에 의해, 박막이 1 층씩 차례대로 형성되어 있다.

도 5(a), (c), 도 6(a), (c), 도 7(a), (c), 도 8(a), (c) 의 부호 7₁ ∼ 7₃, 7₁₀ 은, 최초의 성막실 (22) ∼ 3 번째의 성막실 (22) 과, 최후의 성막실 (22) 에서 형성된 주박막이고, 도 5(a), (c), 도 6(a), (c), 도 7(a), (c), 도 8(a), (c) 의 부호 6₁ ∼ 6₃, 6₁₀ 은, 최초의 성막실 (22) ∼ 3 번째의 성막실 (22) 과, 최후의 성막실 (22) 에서 형성된 부박막이다.

또한, 도 5(d) 내지 도 8(d) 의 마스크 (3₁ ∼ 3₃, 3₁₀) 에서는, 부개구 (16₁ ∼ 16₃, 16₁₀) 는 마스크 (3₁ ∼ 3₃) 의 둘레 가장자리부에 배치되어 있었지만, 부개구 (16₁ ∼ 16₁₀) 의 형성 위치는 이것에 한정되는 것이 아니고, 부개구 (16₁ ∼ 16₁₀) 는, 이웃하는 주개구 (17₁ ∼ 17₁₀) 사이의 차폐부 (15) 에 형성되어도 된다. 예를 들어, 도 12(b) 에 나타내는 마스크 (3₁₀) 의 부개구 (16₁₀) 는, 상하 방향으로 이웃하는 주개구 (17₁₀) 사이의 차폐부 (15) 에 배치되어 있고, 도 12(a) 에 나타내는 바와 같이, 그 마스크 (3₁₀) 를 포함하는 각 마스크 (3₁ ∼ 3₁₀) 의 부개구 (16₁ ∼ 16₁₀) 에 의해 형성되는 부박막 (6₁ ∼ 6₁₀) 은, 각 마스크 (3₁ ∼ 3₁₀) 의 주개구 (17₁ ∼ 17₁₀) 에 의해 형성되는 주박막 (7₁ ∼ 7₁₀) 이 적층된 적층막의 주위에 배치되어 있다.

다음으로, 상기 서술한 박막 제조 장치 (10a) 에서는, 각 성막실 (22) 의 내부에서, 최초의 주박막 (7₁) 은 성막 대상물 (4) 의 표면에 접촉하여 형성되어 있고, 2 번째 이후의 주박막 (7₂ ∼ 7₁₀) 은, 직전에 형성된 주박막 (7₁ ∼ 7₉) 의 표면에 접촉하여 형성되어 있고, 따라서, 복수의 성막실 (22) 의 내부에서 1 층씩 형성된 주박막 (7₁ ∼ 7₁₀) 은 적층되어 적층막 (8) (도 8(c)) 을 구성하도록 되어 있다.

최초의 주박막 (7₁) 외에, 2 번째 이후의 소정 번째의 주박막이, 성막 대상물 (4) 과 접촉하여 형성되어도 되고, 추가로, 그러한 주박막 상에도, 다른 성막실 (22) 에서 형성된 주박막이 형성되어 적층막을 구성해도, 본 발명에 포함된다.

한편, 부박막 (6₁ ∼ 6₁₀) 은, 전부, 또는 일부가 성막 대상물 (4) 과 접촉하여 형성되어 있고, 부박막 (6₁ ∼ 6₁₀) 중, 성막 대상물 (4) 과 접촉하여 형성된 부분을 측정용 박막이라고 부르면, 각 성막실 (22) 내에서 형성되는 측정용 박막은, 성막 대상물 (4) 상에서 상이한 장소에 형성되게 된다.

각 성막실 (22) 에서 사용되는 마스크 (3) 를, 각 마스크 (3) 에 형성된 좌표축이, 마스크 (3) 간의 거리 방향의 상위 이외에는 일치하도록, 마스크 (3) 끼리를 중첩시켰을 때에, 각 마스크 (3) 를 사용하여 측정용 박막이 형성되면, 하나의 마스크 (3) 의 주개구 (17) 는, 그 전부 또는 일부가 다른 마스크 (3) 의 주개구 (17) 나 그 마스크 (3) 보다 전에 사용된 마스크 (3) 의 부개구 (16) 와 서로 중첩되어도 된다. 이 예에서는, 한 장의 마스크 (3) 의 주개구 (17) 는, 다른 전부의 마스크 (3) 의 주개구 (17) 와 전부가 서로 중첩되도록 되어 있다.

한편, 한 장의 마스크 (3) 의 부개구 (16) 중, 측정용 박막을 형성하는 부분은, 다른 마스크 (3) 의 주개구 (17) 와 부개구 (16) 에는 서로 중첩되지 않고, 따라서, 마스크 (3) 간의 거리 방향의 상위 이외에는 마스크 (3) 에 형성된 좌표가 일치하도록 각 마스크 (3) 를 중첩시킬 때에, 상이한 성막실 (22) 에 배치되는 마스크 (3) 중, 하나의 마스크 (3) 의 부개구 (16) 의 측정용 박막을 형성하는 부분은, 다른 마스크의 부개구 (16) 나 주개구 (17) 에 서로 중첩되지 않도록 되어 있다.

따라서, 복수의 성막실 (22) 을 사용하여 주박막 (7₁ ∼ 7₁₀) 이 적층된 후에도, 부박막 (6₁ ∼ 6₁₀) 의 측정용 박막 부분의 표면은 노출된 상태로 되어 있다.

또한, 도 8 의 예에서는, 부박막 (6₁ ∼ 6₁₀) 의 전부가 측정용 박막으로 되어 있다.

각 성막실 (22) 에서 형성된 주박막 (7₁ ∼ 7₁₀) 과 부박막 (6₁ ∼ 6₁₀) 을 부호 7, 6 으로 대표하게 하면, 각 성막실 (22) 내에서, 주박막 (7) 과 부박막 (6) 이 형성된 성막 대상물 (4) 은, 제 1 이동실 (21) 을 통과하여 다른 성막실 (22) 또는 제 2 이동실 (23) 로 이동된다. 여기에서는 제 2 이동실 (23) 로 이동된 것으로 한다.

도 3(a) 를 참조하여, 제 2 이동실 (23) 은 진공조 (40) 를 갖고 있고, 그 진공조 (40) 의 외부에는, 엘립소미터 (30) 의 측정 장치 본체 (34) 가 배치되어 있다. 제 2 이동실 (23) 의 내부에는, 엘립소미터 (30) 의 송광부 (32) 와 수광부 (33) 와 기판 배치부 (45) 가 배치되어 있다.

송광부 (32) 는 편광된 사출광을, 소정 방향을 향하여 사출하도록 되어 있고, 수광부 (33) 는 입사광을 수광하고, 입사광의 편광 상태를 측정 장치 본체 (34) 에 출력한다.

주박막 (7) 과 부박막 (6) 이 형성된 성막 대상물 (4) 은, 제 2 이동실 (23) 의 진공조 (40) 내에 반입되고, 동 도면 (b) 에 나타내는 바와 같이, 기판 배치부 (45) 상에 배치된다.

기판 배치부 (45) 에는 이동 장치 (44) 가 형성되어 있고, 이동 장치 (44) 의 동작에 의해, 기판 배치부 (45) 상에 배치된 성막 대상물 (4) 은, 측정 대상의 부박막 (6) 에, 송광부 (32) 가 사출되는 편광된 사출광이 조사되도록 이동한다.

성막실 (22) 에서 형성된 박막 중, 적어도, 막 두께 측정이 되어 있지 않은 박막의 측정용 박막의 부분은, 표면이 노출되어 있고, 편광된 사출광이 측정용 박막에 조사되어, 반사되면 반사광이 생성된다.

수광부 (33) 는, 측정용 박막의 반사에 의해 생성된 반사광이 입사되는 위치에 배치되어 있고, 수광부 (33) 가 입사된 반사광을 수광하면, 반사광의 편광 상태가 측정 장치 본체 (34) 에 출력된다.

측정 장치 본체 (34) 에는, 입력된 편광 상태를 나타내는 신호로부터, 송광부 (32) 가 사출한 편광된 사출광과 수광부 (33) 가 수광한 반사광 사이의 편광 상태의 변화를 구하고, 기억된 산출 순서로부터 측정용 박막의 막 두께를 구한다.

성막 대상물 (4) 의 표면에는, 상이한 성막실 (22) 에서 형성된 복수의 측정용 박막이 형성되어 있고, 그것들 측정용 박막 중, 미측정된 복수의 측정용 박막이 성막 대상물 (4) 상에 형성되어 있었을 경우, 1 층의 측정용 박막의 막 두께 측정을 실시한 후, 이동 장치 (44) 에 의해 기판 배치 장치를 이동시켜, 다른 미측정된 측정용 박막에 송광부 (32) 가 사출하는 편향광을 입사시켜, 반사 공을 수광부 (33) 에서 수광하여, 그 측정용 박막의 막 두께를 측정한다.

이와 같이, 각 제 2 이동실 (23) 에서는, 복수의 미측정된 측정용 박막의 막 두께 측정이 가능하고, 구해진 막 두께의 값은, 측정 장치 본체 (34) 의 기억 장치에 기억됨과 함께, 제어 장치 (37) 에 출력된다. 또, 구해진 막 두께값은 측정 장치 본체 (34) 에 접속된 표시 장치에 표시된다.

측정 장치 본체 (34) 에는, 막 두께의 값의 기준 범위가 성막원 (20) 마다 기억되어 있고, 측정한 박막의 막 두께의 측정값과 측정한 박막에 대응하는 기준 범위가 비교되어, 측정한 막 두께가 기준 범위 내가 아니었을 때 (측정값이, 기준 범위의 최소값보다 작거나, 또는 최대값보다 클 때) 에, 막 두께의 이상값을 검출한 것이라고 판단하고, 이상 사태의 발생이 있었던 것을 경보함과 함께, 이상값이 된 박막을 형성한 성막실 (22) 에서의 성막 공정을 정지시킴과 함께, 그 이상값의 박막이 형성된 성막 대상물 (4) 은, 재생 또는 폐기할 수 있도록 다른 성막 대상물 (4) 과는 구별한다.

이상값의 원인과, 이상값이 발생한 성막 대상물 (4) 이 제거된 후, 성막실 (22) 에서의 성막 공정이 재개되어, 적층막의 제조 도중에 있었던 성막 대상물 (4) 은, 적층막이 완성된다.

측정값이, 기준 범위 내에 위치할 때 (측정값이 기준 범위의 최소값 이상 최대값 이하일 때) 에는 경보는 되지 않고, 다음의 공정이 실시된다.

여기에서, 측정한 막 두께값이 기준 범위 내에 위치하는 경우에는, 동일 성막원 (20) 에 의해 형성된 박막의 1 회 내지 복수 회 전에 측정된 막 두께값과 이번에 측정된 막 두께값을 비교하여, 측정한 막 두께값이 서서히 커지고 있는 경우에는, 그 박막의 성막 시간을 짧게 하고, 반대로 막 두께값이 작아지고 있는 경우에는 그 박막의 성막 시간을 길게 하는 등의, 생산 공정의 관리를 실시할 수 있다.

＜적층막의 제조＞

이 박막 제조 장치 (10a) 에 의해, 적층막을 형성하는 순서를 설명한다.

성막실 (22) 과, 제 1 이동실 (21) 과, 제 2 이동실 (23) 에는, 각각 진공 배기 장치가 형성되어 있다.

각 진공 배기 장치는 제어 장치 (37) 에 접속되어 있고, 제어 장치 (37) 에 의해 동작이 개시되고, 각 실은 닫혀져 진공 배기되고, 각 실내는, 미리 진공 분위기로 되어 있다.

제어 장치 (37) 에 의해, 전처리 장치 (41) 에 배치된 성막 대상물 (4) 을, 1 번째의 성막 유닛 (11) 의 기판 반송 로봇에 의해 이동시켜, 1 번째의 성막실 (22) 의 내부에 반입한다.

도 4(a) 는, 그 성막 대상물 (4) 의 평면도가 나타나 있고, 성막 대상물 (4) 의 표면이 노출되어 있다. 동 도면 (b) 는, A₀-A₀ 절단선을 따른 절단 단면도이고, 동 도면 (c) 는, B₀-B₀ 절단선을 따른 절단 단면도이다.

1 번째의 성막실 (22) 에서 성막 대상물 (4) 과 마스크 (3) 의 위치 맞춤을 실시하고, 그 성막실 (22) 내에 배치된 성막원 (20) 으로부터 미립자를 방출시켜, 성막 대상물 (4) 의 표면에 패터닝된 박막을 형성한 후, 동일 제 1 이동실 (21) 에 접속된 다른 성막실 (22) 에서 동일 순서로 박막을 형성한다. 그것과는 상이하게, 하나의 성막 유닛 (11) 내에는 1 대의 성막실 (22) 을 형성하고, 1 번째의 박막의 박막이 형성되면, 그 성막 유닛 (11) 에서의 성막 공정을 종료시켜 막 두께 측정을 실시해도 되고, 또, 3 실 이상의 성막실 (22) 을 형성하고, 각 성막실 (22) 에서, 한 장의 성막 대상물 (4) 에 복수의 박막을 각각 형성하고, 그들 박막을 1 실의 제 2 이동실 (23) 에서 막 두께 측정을 실시해도 된다.

여기에서는 1 번째의 성막 유닛 (11) 에서는, 1 번째와 2 번째의 2 실의 성막실 (22) 이 형성되어 있고, 1 번째와 2 번째의 성막실 (22) 에서 박막이 형성되면, 성막 대상물 (4) 은, 1 번째의 성막 유닛 (11) 의 제 2 이동실 (23) 의 내부에 반입되어, 1 번째와 2 번째의 성막실 (22) 내에서 형성된 2 층의 부박막 (6₁, 6₂) 의 측정용 박막 부분의 막 두께가 측정된다.

도 3(b) 는, 1 번째와 2 번째의 부박막 (6₁, 6₂) 을 측정할 때의 제 2 이동실 (23) 내를 나타내고 있다. 단, 동 도면 (b) 에서는, 1 층째와 2 층째의 주박막 (7₁, 7₂) 은 생략되어 있다.

측정 후, 이상값이 검출되지 않은 경우에는, 그 성막 유닛 (11) 에 인접하여 하류측에 위치하는 2 번째의 성막 유닛 (11) 의 반송 장치 (25) 가, 상류측의 1 번째의 제 2 이동실 (23) 내에 배치된 성막 대상물 (4) 을, 그 제 2 이동실 (23) 로부터 반출시키고, 2 번째의 성막 유닛 (11) 의 제 1 이동실 (21) 에 접속된 3 번째의 성막실 (22) 내에 반입하여, 박막을 형성한다.

도 6(b), 도 7(b), 도 8(b) 는, 도 6(a) 의 A₂-A₂ 절단선과, 도 7(a) 의 A₃-A₃ 절단선과, 도 8(a) 의 A₁₀-A₁₀ 절단선에 각각 따른 절단 단면도이고, 도 6(c), 도 7(c), 도 8(c) 는, B₂-B₂ 절단선, B₃-B₃ 절단선, B₁₀-B₁₀ 절단선에 각각 따른 절단 단면도이다.

도 5(d) 는, 1 번째의 성막실 (22) 에 배치된 마스크 (3₁) 이고, 동 도면 (a) 는, 그 마스크 (3₁) 에 의해, 1 번째의 성막실 (22) 에서, 1 층째의 주박막 (7₁) 과 부박막 (6₁) 이 형성된 성막 대상물 (4) 의 표면이 나타나 있다.

제 1 번째의 성막실 (22) 에서 형성된 박막은, 성막 대상물 (4) 에 접촉하여 형성되어 있다.

또, 도 6(d), 도 7(d) 는, 2 번째의 성막실 (22) 과 3 번째의 성막실 (22) 에 배치된 마스크 (3₂, 3₃) 이고, 도 6(a), 도 7(a) 는, 2 번째와 3 번째의 성막실 (22) 의 마스크 (3₂, 3₃) 에 의해, 2 층째와 3 층째의 주박막 (7₂, 7₃) 과 부박막 (6₂, 6₃) 이 형성된 성막 대상물 (4) 의 표면이다.

도 5(d), 도 6(d), 도 7(d) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 번째 ∼ 제 3 번째의 성막실 (22) 에 배치된 마스크 (3₁ ∼ 3₃) 는, 각 마스크 (3₁ ∼ 3₃) 를, 마스크 (3₁ ∼ 3₃) 상의 좌표축이 마스크 (3₁ ∼ 3₃) 간의 거리 방향의 상위를 제외하고 일치하도록 중첩시키면, 각 마스크 (3₁ ∼ 3₃) 의 주개구 (17₁ ∼ 17₃) 끼리는 동일 장소에 배치되어 있고, 부개구 (16₁ ∼ 16₃) 끼리는 동일 크기로 일정 간격 이간되어 배치되어 있다.

따라서, 제 1 번째 ∼ 제 3 번째의 성막실 (22) 에서 형성된 주박막 (7₁ ∼ 7₃) 과 부박막 (6₁ ∼ 6₃) 중, 주박막 (7₁ ∼ 7₃) 은 3 층이 적층되어 있고, 부박막 (6₁ ∼ 6₃) 은 일정 간격으로 이간되어 배치되게 된다.

다음으로, 4 번째의 성막실 (22) 에서 박막이 형성되면, 성막 대상물 (4) 은, 2 번째의 성막 유닛 (11) 의 제 2 이동실 (23) 에 반입되어, 제 3 번째와 제 4 번째의 부박막 (6₃, 6₄) 의 측정용 박막 부분의 막 두께가 측정된다.

이와 같이, 복수의 박막이 각각 성막실 (22) 에서 형성되고, 최후의 박막이 형성되면, 복수의 박막을 적층한 적층막 (8) (도 8(c)) 이 완성된다.

도 8(d) 에 기재된 마스크 (3) 는, 최후 (여기에서는 10 번째) 의 박막을 형성하는 마스크 (3₁₀) 이고, 도 8(a) ∼ (c) 에 나타나 있는 바와 같이, 주박막 (7₁ ∼ 7₁₀) 전부의 층이 적층되어 있지만, 전부의 성막실 (22) 에서 차례로 형성된 박막에는, 측정용 박막이 각각 형성되어 있고, 최후의 박막이 형성된 후에도, 각 측정용 박막은 각각 표면이 노출되어 있다.

최후의 성막 유닛 (11) 에서는, 최후 직전의 층의 박막과, 최후의 층의 박막이 형성되어 있고, 최후의 박막이 형성된 성막 대상물 (4) 은 제 2 이동실 (23) 로 이동되어, 최후의 박막의 측정용 박막과, 그 직전의 층의 박막의 측정용 박막의 어느 일방으로 편광된 사출광이 조사되어, 막 두께가 측정된 후, 타방으로 편광된 사출광이 조사되어, 막 두께가 측정된다.

이와 같이, 상기 박막 제조 장치 (10a) 에서는, 측정용 박막 상에, 다른 층의 박막이 형성되지 않도록 되어 있기 때문에, 한 장의 성막 대상물 (4) 상에 복수의 박막을 형성할 때에는, 전부의 박막을 형성하기 전에, 이미 형성된 복수의 박막의 막 두께를 측정하는 것이 가능하다. 특히, 원하는 박막에 대해서는, 박막의 형성 후, 다른 박막을 형성하기 전에, 엘립소미터 (30) 에 의해, 박막의 막 두께를 측정할 수 있다.

또한, 전부의 박막의 막 두께가 측정된 후, 성막 대상물 (4) 은, 최후의 성막 유닛 (11) 의 제 2 이동실 (23) 로부터, 후공정을 실시하는 후처리 장치 (42) 의 내부로 이동된다.

이상에서 설명한 예에서는, 박막 제조 장치 (10a) 내에서의 복수의 박막 형성이 종료되었을 때에, 각 성막원 (20) 에 의해 형성된 측정용 박막의 표면은 노출되어 있고, 다른 박막은 형성되어 있지 않다. 따라서, 박막 제조 장치 (10a) 내로부터 반출된 후에도, 각 박막의 막 두께를 재측정하는 것이 가능하다.

또한, 이상값을 검출했을 때의 경보는, 측정 장치 본체 (34) 나 다른 장치에 접속된 표시 장치에 표시함으로써 실시할 수 있다. 또, 측정 장치 본체 (34) 나 다른 장치에 형성된 스피커로부터 소리로 경보를 출력할 수 있고, 또, 측정 장치 본체 (34) 나 다른 장치에 형성된 램프를 점멸시켜도 된다.

또, 성막원 (20) 은, 증발원, 스퍼터링 타깃 등을 사용할 수 있고, 성막원 (20) 이 증발원일 때에는, 성막원 (20) 내에 배치된 성막 물질이 가열되고, 증발 또는 승화하여, 증기나 승화물로 이루어지는 미립자가 성막실 (22) 내에 방출된다.

성막원 (20) 이 스퍼터링 타깃일 때에는, 성막실 (22) 내에 스퍼터링 가스가 도입되고, 성막원 (20) 상에 스퍼터링 가스의 플라즈마가 생성되고, 성막원 (20) 이 스퍼터링되어 스퍼터링 입자로 이루어지는 미립자가 성막원 (20) 으로부터 성막실 (22) 내로 방출된다.

또, 본 발명에 사용할 수 있는 성막원 (20) 은, 증발원이나 스퍼터링 타깃에 한정되는 것이 아니고, 그 밖에도 성막 물질의 미립자를 방출하는 성막원 (20) 이면, 성막실 (22) 내에 배치할 수 있고, 그 성막원 (20) 의 경우도, 마스크 (3) 는, 성막원 (20) 과 대면하는 위치에 배치된다.

상기 박막 제조 장치 (10a) 에서는, 송광부 (32) 와 수광부 (33) 는 제 2 이동실 (23) 에 배치되어 있었지만, 도 9 에 나타낸 본 발명의 제 2 예의 박막 제조 장치 (10b) 에서는, 송광부 (32) 와 수광부 (33) 는, 제 2 이동실 (23) 에는 배치되어 있지 않고, 제 1 이동실 (21) 의 내부에 배치되어 있다. 제 2 박막 제조 장치 (10b) 의 다른 구성은, 제 1 박막 제조 장치 (10a) 와 동일하다.

제 1 박막 제조 장치 (10a) 에서는, 제 1 이동실 (21) 로부터 제 2 이동실 (23) 로 이동한 후, 막 두께 측정이 실시되고 있었지만, 제 2 박막 제조 장치 (10b) 에서는, 제 1 이동실 (21) 로부터 제 2 이동실 (23) 로 이동하기 직전에 막 두께 측정을 실시하면, 제 1 박막 제조 장치 (10a) 에 의해 박막 형성과 막 두께 측정을 실시한 경우와 동일 순서로, 제 2 박막 제조 장치 (10b) 에 의해 박막 형성과 막 두께 측정을 실시할 수 있다.

요컨대, 송광부 (32) 와 수광부 (33) 는, 성막실 (22) 의 내부가 아니고, 적어도 2 대의 성막실 (22) 사이에 배치된 이동실이면 되고, 제 1 이동실 (21) 에 송광부 (32) 와 수광부 (33) 가 형성되는 경우와, 제 2 이동실 (23) 에 송광부 (32) 와 수광부 (33) 가 형성되는 경우의, 어느 경우여도 본 발명에 포함된다.

또한, 도 3(a) 의 제 2 이동실 (23) 에서는, 송광부 (32) 와 수광부 (33) 가 진공 분위기 중에 배치되고, 엘립소미터 (30) 의 측정 장치 본체 (34) 는 진공조 (40) 의 외부에 배치되어 있었지만, 본 발명은, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 송광부 (32) 와 수광부 (33) 와 측정 장치 본체 (34) 를 진공조 (40) 의 내부에 배치하여, 각각 진공 분위기 중에 놓인 제 2 이동실 (24) 도 본 발명에 사용할 수 있다.

또한, 그것과는 반대로, 송광부 (32) 와 수광부 (33) 와 측정 장치 본체 (34) 를 진공조 (40) 의 외부에 배치하여, 엘립소미터 (30) 를 대기 중에 두는 경우의 이동실도 본 발명에 사용할 수 있다.

또, 성막 대상물에 접촉하여 형성된 측정용 박막의 표면 상에는, 다른 박막이 형성되지 않은 패턴으로 된 각 마스크 (3) 를 사용하여, 각 마스크 (3) 에 의해, 한 장의 성막 대상물 상에, 각각 표면이 노출된 측정용 박막을 형성해 두면, 각 마스크 (3) 에 의해 주박막과 부박막을 형성한 후, 각 부박막의 측정 박막 부분의 막 두께값을 측정할 수 있다. 또한, 성막 대상물을 대기 중으로 반출한 후에 있어도 각 측정용 박막의 막 두께값을 측정할 수 있다.

또, 상이한 물질이나 상이한 형성 조건에서 형성되는 주박막마다, 대응하는 측정용 박막이 한 장의 성막 대상물 상에 표면을 노출시켜 형성되므로, 주박막마다 막 두께 측정용의 기판을 사용할 필요는 없고, 각 주박막을 적층시킨 적층막을 형성할 때에, 각 주박막의 적절한 형성 조건을 구하기 위한 시간은 단시간이면 된다.

또, 주박막을 형성한 후, 곧바로 막 두께값이 구해지므로, 막 두께값의 측정 후에 제조가 개시되는 주박막의 형성 조건을 변경할 수 있고, 또, 각 측정용 박막의 표면에는 다른 박막이 형성되지 않도록 하면, 주박막의 형성이 종료되어, 대기로 반출한 후에도, 각 측정용 박막의 막 두께값을 측정할 수 있는 점에서, 진공 중에서의 측정을 보완하기 위해서, 대기로 반출한 후에 막 두께값을 측정해도 된다.

진공 중에서는 막 두께값을 측정하지 않았던 측정용 박막을, 대기로 반출한 후에 막 두께값의 측정을 실시해도 되고, 진공 중에서 막 두께값을 측정한 측정용 박막을, 대기로 반출한 후에 막 두께값의 측정을 다시 실시해도 된다.

이와 같이 대기 중에서 막 두께값의 측정을 실시하는 경우에도, 측정 후, 성막 대상물을 진공 분위기 중으로 되돌려 성막을 실시할 필요는 없기 때문에, 박막 형성 작업에 장시간을 필요로 하는 경우는 없다. 또, 성막 대상물을 대기 중으로 반출한 후, 필요한 때에 측정용 박막의 막 두께를 측정을 하면 되므로, 필요없는 측정은 하지 않아도 된다.

또, 각 마스크에 의해 형성되는 측정용 박막의 표면을 노출시킨 경우에는, 성막 대상물을 대기 중으로 반출되기 전에, 측정용 박막의 막 두께를 진공 분위기 중에서 측정할 수 있기 때문에, 진공 분위기 중에서 소수의 측정점을 측정하고, 대기 중으로 반출한 후에 다수의 측정점을 측정하는 등, 성막 공정 중의 측정 시간을 길게 하지 않고, 측정 정밀도를 높일 수 있다.

3, 3₁ ∼ 3₁₀ : 마스크
4 : 성막 대상물
6, 6₁ ∼ 6₁₀ : 부박막
7, 7₁ ∼ 7₁₀ : 주박막
10a, 10b : 박막 형성 장치
16, 16₁ ∼ 16₁₀ : 부개구
17, 17₁ ∼ 17₁₀ : 주개구
20 : 성막원
22 : 성막실
21, 23, 24 : 이동실
30 : 엘립소미터
32 : 송광부
33 : 수광부

Claims

제 1 성막 물질의 미립자인 제 1 미립자를 방출하는 제 1 성막원과,
제 2 성막 물질의 미립자인 제 2 미립자를 방출하는 제 2 성막원과,
상기 제 1, 제 2 성막원이 각각 배치된 제 1, 제 2 성막실과,
제 1 주개구가 형성되고, 상기 제 1 성막실에 배치된 제 1 마스크와,
제 2 주개구가 형성되고, 상기 제 2 성막실에 배치된 제 2 마스크와,
편광을 사출하는 송광부와, 입사광을 수광하는 수광부를 갖는 엘립소미터를 갖고,
상기 제 1 성막실에서는, 성막 대상물과 상기 제 1 마스크가 대향되고, 상기 제 1 주개구를 통과한 상기 제 1 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 제 1 주박막이 형성되고, 상기 제 2 성막실에서는, 상기 성막 대상물과 상기 제 2 마스크가 대향되고, 상기 제 2 주개구를 통과한 상기 제 2 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 제 2 주박막이 형성되는 박막 제조 장치로서,
상기 제 1 마스크에는, 상기 제 1 주개구와는 상이한 장소에 제 1 부개구가 형성되고,
상기 제 2 마스크에는, 상기 제 2 주개구와는 상이한 장소에 제 2 부개구가 형성되고,
상기 제 1 성막실에서 박막을 형성할 때에, 상기 제 1 부개구를 통과한 제 1 미립자에 의해 상기 성막 대상물의 표면과 접촉한 제 1 측정용 박막이 형성되고, 상기 제 2 성막실에서 박막을 형성할 때에, 상기 제 2 부개구를 통과한 제 2 미립자에 의해 상기 성막 대상물의 표면과 접촉한 제 2 측정용 박막이 형성되도록 되어 있고,
상기 제 1 성막실로부터 반출되는 상기 성막 대상물이 반입되는 이동실이 형성되고,
상기 송광부와 상기 수광부는 상기 이동실 내에 배치되고,
상기 이동실 내에 배치된 상기 성막 대상물의 상기 제 1 측정용 박막의 표면은 노출되고, 상기 제 1 측정용 박막의 노출된 표면에 상기 편광이 조사되고, 반사광이 상기 수광부에 입사되어 상기 제 1 측정용 박막의 막 두께값이 측정되는, 박막 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 측정용 박막의 막 두께값을 측정한 후, 상기 제 2 주박막과 상기 제 2 측정용 박막이 형성되는, 박막 제조 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 성막실과 상기 이동실은, 상기 제 1 주박막과 상기 제 1 측정용 박막이 형성되고 상기 제 1 성막실로부터 반출된 상기 성막 대상물이, 상기 이동실 내에서 상기 제 1 측정용 박막에 상기 편광이 조사된 후, 상기 제 2 성막실에 반입되고, 상기 제 2 주박막과 상기 제 2 측정용 박막이 형성되도록 배치된, 박막 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 주박막과, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막이 형성된 후, 상기 제 1 측정용 박막의 막 두께값이 측정되는, 박막 제조 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동실 내에 배치된 상기 성막 대상물의 상기 제 2 측정용 박막에 상기 편광이 조사되고, 반사광이 상기 수광부에 입사되어 상기 제 2 측정용 박막의 막 두께값이 측정되는, 박막 제조 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 주박막은, 상기 성막 대상물 표면의 동일 장소 상에 형성되는, 박막 제조 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 3 성막 물질의 미립자인 제 3 미립자를 방출하는 제 3 성막원과,
상기 제 3 성막원이 배치된 제 3 성막실과,
제 3 주개구와 제 3 부개구가 형성되고, 상기 제 3 성막실에 배치된 제 3 마스크를 갖고,
상기 제 3 성막실에서는, 상기 성막 대상물과 상기 제 3 마스크가 대향되고, 상기 제 3 주개구를 통과한 상기 제 3 미립자와, 상기 제 3 부개구를 통과한 상기 제 3 미립자에 의해, 상기 제 1, 제 2 주박막과 상기 제 1, 제 2 측정용 박막이 형성되고, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막의 표면이 노출된 상기 성막 대상물 상에, 제 3 주박막과 제 3 측정용 박막이 형성되는 박막 제조 장치로서,
상기 제 3 측정용 박막은 상기 성막 대상물과 접촉하여 형성되고,
상기 제 3 주박막과 상기 제 3 측정용 박막이 형성된 후에도, 상기 제 1, 제 2 측정용 박막의 표면은 노출된 상태로 되는, 박막 제조 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 측정용 박막의 막 두께값이 측정된 후, 상기 제 3 주박막과 상기 제 3 측정용 박막이 형성되는, 박막 제조 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 제 3 주박막은, 상기 성막 대상물 표면의 동일 장소 상에 형성되는, 박막 제조 장치.
성막 물질의 미립자를 통과시키는 주개구와, 상기 미립자를 차폐하는 차폐부를 갖고, 성막 대상물과 대면되어, 상기 주개구를 통과한 상기 미립자를 상기 성막 대상물에 도달시키고, 상기 성막 대상물의 표면에, 각 상기 마스크마다 주박막을 형성하는 복수의 상기 마스크로 이루어지는 마스크 세트로서,
복수의 상기 각 마스크는 부개구를 각각 갖고,
어느 한 장의 상기 마스크의 상기 부개구와 대면하는 상기 성막 대상물의 위치에는, 다른 상기 마스크의 차폐부가 대면하고, 상기 부개구를 통과한 상기 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 각 상기 마스크마다 상기 주박막과 함께 부박막을 형성하도록 구성된, 마스크 세트.
제 10 항에 있어서,
상기 부박막의 적어도 일부는, 상기 성막 대상물에 접촉하는 측정용 박막으로 되는, 마스크 세트.
성막 대상물 상에 복수의 박막을 1 층씩 차례대로 형성하는 박막 제조 방법으로서,
최초에 형성하는 박막으로부터 최후 직전의 차례로 형성하는 박막까지 포함되는 하나의 박막이고, 상기 성막 대상물과 접촉하는 측정용 박막을 포함하는 상기 하나의 박막을 형성한 후 상기 하나의 박막을 형성한 성막 장치로부터, 다음의 박막을 형성하는 성막 장치로 이동실을 개재하여 이동시킬 때에,
상기 이동실 내에서 상기 하나의 박막의 상기 측정용 박막에 편광을 조사하고, 반사광을 수광하여, 편광 상태의 변화로부터, 상기 측정용 박막의 막 두께값을 구하고, 구해진 막 두께값을 기준 범위와 비교하여, 상기 기준 범위 외이면 경보를 출력하는, 박막 제조 방법.
성막 물질의 미립자를 통과시키는 주개구와, 상기 미립자를 차폐하는 차폐부를 갖고, 성막 대상물과 대면되어, 상기 주개구를 통과한 상기 미립자를 상기 성막 대상물에 도달시키고, 상기 성막 대상물의 표면에, 각 상기 마스크마다 주박막을 형성하는 복수의 상기 마스크로 이루어지는 마스크 세트로서,
복수의 상기 각 마스크는 부개구를 각각 갖고,
어느 한 장의 상기 마스크의 상기 부개구와 대면하는 상기 성막 대상물의 위치에는, 다른 상기 마스크의 차폐부가 대면하고, 상기 부개구를 통과한 상기 미립자에 의해, 상기 성막 대상물 상에 각 상기 마스크마다, 상기 주박막과 함께 동일한 형성 조건에서, 상기 성막 대상물에 접촉한 측정용 박막이 형성되도록 구성된 마스크 세트를 사용하고,
각 상기 마스크에 상기 성막 대상물을 한 장씩 대면시켜, 각 상기 마스크에 의해 상기 성막 대상물 상에 상기 주박막을 각각 형성하는 박막 제조 방법으로서,
각 상기 마스크의 상기 부개구에 의해 형성되는 상기 측정용 박막은, 상기 성막 대상물과 접촉시켜 형성하고,
상기 측정용 박막의 막 두께값을 측정하여 상기 주박막의 막 두께값을 구하는, 박막 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
측정한 상기 막 두께값을 기준 범위와 비교하여, 비교 결과가 상기 막 두께값은 상기 기준 범위 외인 것을 나타내는 경우에는, 상기 막 두께값이 상기 기준 범위 내에 들어가도록, 상기 막 두께값이 측정된 상기 측정용 박막과 상기 측정용 박막과 함께 형성하는 상기 주박막을 형성하는 형성 조건을 변경하는, 박막 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
동일한 상기 마스크에 한 장씩 대면되는 복수의 상기 성막 대상물 중, 제 1 성막 대상물에 하나의 상기 마스크를 대면시켜 상기 주박막과 상기 측정용 박막을 형성하고, 막 두께를 측정하여 상기 비교 결과를 얻은 후, 제 2 성막 대상물에 동일한 상기 마스크를 대면시켜 상기 주박막과 상기 측정용 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서,
상기 제 1 성막 대상물의 상기 비교 결과가, 측정한 상기 막 두께값은 상기 기준 범위 외인 것을 나타내는 경우에는, 상기 제 2 성막 대상물에 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성되기 전에, 상기 형성 조건을 변경하는, 박막 제조 방법.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성막 대상물은, 최초에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성된 후, 최후에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성될 때까지의 동안은, 진공 분위기에 놓인 후, 대기 중으로 반출하는 박막 형성 방법으로서,
각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막 중, 원하는 상기 측정 대상 박막의 상기 막 두께값은, 대기 중으로 반출되기 전에, 상기 진공 분위기 중에서 측정하는, 박막 제조 방법.
제 16 항에 있어서,
대기 중으로 반출한 후에도 각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막은 표면을 노출시켜 두고,
각 상기 마스크에 의해 형성하고, 상기 진공 분위기 중에서 상기 막 두께값을 측정한 상기 측정 대상 박막 중, 원하는 상기 측정 대상 박막의 상기 막 두께값을, 상기 성막 대상물을 대기 중으로 반출한 후, 측정하는, 박막 제조 방법.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성막 대상물은, 최초에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성된 후, 최후에 대면되는 상기 마스크에 의해 상기 주박막과 상기 측정용 박막이 형성될 때까지의 동안은, 진공 분위기에 놓인 후, 대기 중으로 반출하는 박막 형성 방법으로서,
대기 중으로 반출한 후에도 각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막은 표면을 노출시켜 두고,
각 상기 마스크에 의해 형성한 상기 측정 대상 박막 중, 원하는 상기 측정 대상 박막의 상기 막 두께값을, 상기 성막 대상물을 대기 중으로 반출한 후, 측정하는, 박막 제조 방법.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 2 장 이상 상기 마스크에 의해 형성되는 상기 주박막을 적층시켜, 적층막을 제조하는, 박막 제조 방법.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
엘립소미터의, 편광된 사출광을 사출하는 송광부와, 입사광을 수광하는 수광부를 상기 진공 분위기 중에 두고, 각 상기 마스크에 의해 형성된 상기 측정용 박막 중, 적어도 한 장의 상기 마스크에 의해 형성된 상기 측정용 박막을 향하여 상기 사출광을 사출하고, 상기 사출광이 조사된 상기 측정용 박막에서 반사된 반사광을 상기 수광부에 입사시켜, 입사된 상기 반사광의 편광 상태로부터, 상기 사출광이 조사된 상기 측정용 박막의 막 두께를 측정하는, 박막 제조 방법.