TWI486472B - Film forming method and thin film forming apparatus - Google Patents

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Description

薄膜形成方法及薄膜形成裝置
本發明係有關於薄膜形成方法及薄膜形成裝置。
過去以來，使用藉由濺鍍使薄膜原料物質附著在基板表面上的薄膜形成裝置，於基板表面形成光學薄膜，用以製造干涉濾波器，例如防止反射濾波器、半透鏡、各種帶通濾波器、分光濾波器等光學產品(專利文獻1)。
先前技術文獻
【專利文獻】
【專利文獻1】
日本專利特開2001-133228號公報
在習知的使用該種薄膜形成裝置而製造光學產品的手法方面，進行有後述之工程。首先，進行測試成膜。具體而言，係將作為成膜對象之基板設置在真空容器(腔室)內，以設計時的條件(設目標膜厚為T，暫定成膜速率為S，暫定成膜時間為t，則T(nm)=S(nm/秒)×t(秒))將光學薄膜成膜於基板上。接著，將成膜後的基板自腔室取出，確認該已形成之光學薄膜的實際分光特性。具體而言，使用分光光度計等，將成膜於基板上的光學薄膜進行測光，用以確認是否形成為可獲得目標光學特性的期望膜厚。
接著，計算(模擬)由實際的分光特性與設計時的分光特性的差所獲得的速率差，藉由已考慮該速率差的成膜速率來進行正式成膜。
在該種習知的手法，進行數批的測試成膜，待成膜條件穩定化之後，再進行正式成膜。尤其是在光學薄膜為以多層膜所構成的情況下，必須分別將每一層的單層膜，一層一層進行測試成膜以及上述模擬之後，才可以進行正式成膜。因此，到正式成膜為止，需要大量的時間以及勞力，進而造成整體成膜效率降低。
本發明之一側面為，於提供一種薄膜形成方法及裝置，係可省去因測試成膜而造成的成膜浪費，進而可提升成膜效率。
本發明係藉由後述的解決手段而達成上述一側面。此外，在後述的解決手段中，雖然將表示發明實施形態之圖面標上相對應的符號以進行說明，但是該等符號係僅用以容易理解發明而標註上的，並非是用以限定發明。
有關發明之薄膜形成方法係為，一種為了以目標膜厚(T3、T4、T5)形成與第1薄膜(A膜、B膜、C膜)相同組成的其他薄膜之第2薄膜(C膜、D膜、E膜)之方法，其中，在濺鍍靶材(29a、29b、49a、49b)、於維持在基體維持機構(13)且進行旋轉的基體(S、S0)上，以目標膜厚(T1、T2、T3)形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)後，進一步將形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)中所使用的靶材(29a、29b、49a、49b)進行濺鍍，該方法具有膜厚監視工程、停止工程、實際時間取得工程、實際速度計算工程、必要時間計算工程。
膜厚監視工程係為，朝基體(S、S0)供給薄膜原料，一面形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)(S4、S14、S24)，一面監視第1薄膜(A膜、B膜、C膜)的膜厚(T0)(S5、S15、S25)。
停止工程(S7，S17，S27)係為，當第1薄膜(A膜、B膜、C膜)的膜厚(T0)達 到目標膜厚(T1、T2、T3)的時間點下，停止薄膜原料的供給。
實際時間取得工程(S8、S18、S28)係為，取得由薄膜原料之供給開始至停止為止所需要的實際上的成膜時間之實際成膜時間(t1+t1’，t2+t2’，t3+t3’)的資訊。
實際速度計算工程(S9、S19、S29)係為，依據實際成膜時間(t1+t1’，t2+t2’，t3+t3’)來計算形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)之實際的成膜速度之實際成膜速度(Sb1、Sb2、Sb3)。
必要時間計算工程(S24，S34，S44)係為，依據實際成膜速度(Sb1、Sb2、Sb3)來計算以目標膜厚(T3、T4、T5)形成第2薄膜(C膜、D膜、E膜)所需成膜時間之必要時間(T3、T4、T5)。
而將第2薄膜(C膜、D膜、E膜)以目標膜厚(T3、T4、T5)形成之際，開始以實際成膜速度(Sb1、Sb2、Sb3)進行成膜，朝基體(S、S0)供給薄膜原料，直至必要時間(T3、T4、T5)經過為止。
有關本發明之薄膜形成裝置(1)係為一種裝置，係在濺鍍靶材(29a、29b、49a、49b)，於基體(S、S0)上以目標膜厚(T1、T2、T3)形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)後，再度濺鍍使用在第1薄膜(A膜、B膜、C膜)形成之靶材，用以形成第2薄膜(C膜、D膜、E膜)，該第2薄膜(C膜、D膜、E膜)係以目標膜厚(T3、T4、T5)形成之與第1薄膜(A膜、B膜、C膜)相同組成之其他薄膜，且具有基體維持機構、濺鍍機構、膜厚監視機構，以及控制機構。
基體維持機構(13)係為，設置在真空容器(11)內部，形成在以軸線(Z)為中心可旋轉之旋轉機構(13)的旋轉方向側面，用以維持基體(S、S0)。
濺鍍機構係為，使用相同靶材(29a、29b、49a、49b)，分別以目標膜厚(T1、T2、T3、T4、T5)形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)及第2薄膜(C膜、D膜、E膜)。
膜厚監視機構(200)係為，監視第1薄膜(A膜、B膜、C膜)之膜厚(T0)。
控制機構(300)係為，在利用濺鍍機構而形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)之際，取得由薄膜原料之供給開始至停止為止所需要的實際上的成膜時間之實際成膜時間(t1+t1’，t2+t2’，t3+t3’)的資訊，依據實際成膜時間(t1+t1’，t2+t2’，t3+t3’)來計算以目標膜厚(T1、T2、T3)形成第1薄膜(A膜、B膜、C膜)之實際的成膜速度的實際成膜速度(Sb1、Sb2、Sb3)，依據實際成膜速度(Sb1、Sb2、Sb3)來計算以目標膜厚(T3、T4、T5)形成第2薄膜(C膜、D膜、E膜)之所需成膜時間的必要時間(T3、T4、T5)，調整第2薄膜(C膜、D膜、E膜)的成膜條件。此外，控制機構(300)係為，當將第2薄膜(C膜、D膜、E膜)以目標膜厚(T3、T4、T5)形成之際，依據實際成膜速度(Sb1、Sb2、Sb3)來控制開始成膜、使之在經過必要時間(T3、T4、T5)為止朝基體(S、S0)供給薄膜原料。
使用本發明之薄膜形成裝置的薄膜形成方法係有關於如下方法，即，首先，濺鍍靶材，於維持在基體維持機構且旋轉的基體上以目標膜厚形成第1薄膜後，因應需要而夾設與第1薄膜不同組成之薄膜的第3薄膜(換言之，為將第3薄膜積層至第1薄膜)，之後，再度濺鍍使用在形成第1薄膜之靶材，以目標膜厚形成與第1薄膜相同組成之其他薄膜的第2薄膜。亦即，有關一種將相同靶材使用在複數個批次，藉由將其進行濺鍍而於維持在基體維持機構且旋轉之基體上，形成第1薄膜與第2薄膜(均為相同組成之薄膜)的方法。
當本發明方法所採用的靶材為矽(Si)或是鈮(Nb)等金屬靶材的情況下，在經過成膜時間時(詳言之，為增加應處理的批次數)，靶材表面將會漸漸地產生有下陷的傾向。藉由該種靶材的下陷狀況，將會增加靶材表面與作為成膜對象之基體之間的距離(以下略稱為“T-S”。)(參照圖9)。有不理想的濺鍍電力降低或是濺鍍氣體的供給流量降低之情況下也一样，更會因為T-S的増加而導致預定對於目標膜厚(例如T1)以指定時間(例如時間t1)進行成膜的成膜速率(例如暫定速率Sa1)降低。此種成膜速率的降低，將會隨著靶材的下陷狀況越大而越明顯，換言之，也就是T-S越増加、則狀況會越明顯，其結果，將會造成等待預定時間(t1)的經過而關掉成膜電源，在側定了該薄膜之分光特性的情況下，將會因為該薄膜尚未到達目標膜厚(T1)而無法獲得所期望之目標分光特性。
在此，於本發明中，將相同靶材使用複數批次的情況下，藉由計算最初形成之薄膜(第1薄膜)的實際成膜速率(實際速率)，將該速率作為預測速率的指定時間，進行與第1薄膜相同組成之其他薄膜(第2薄膜)的成膜作業，從而可省略測試成膜而直接進行正式成膜，進而提升整體的成膜效率。
本發明方法係為，例如當以各個不同的材質構成的兩種單層薄膜(例如SiO2 膜與Nb2 O5 膜)，形成以交互複數積層(例如數十層)的光學多層膜的情況下，盡可能的計算初期階段之薄膜形成時(例如，各個單層薄膜上，在進行由第1層至第3層附近的薄膜形成時)的實際速率，並將其反映在後續的薄膜形成之成膜速率為佳。在初期階段之薄膜形成時，計算其實際速率，並將該實際速率反映在後續的薄膜形成上，從而將更可期待成膜效率的提升。
不過，在本發明中，並不排除從薄膜形成開始暫時經過一些時間之後，例如計算各個單層薄膜上第3層左右以後的薄膜形成時之實際速率，將其反映在後續的薄膜形成之成膜速率中之情況。
以下，根據圖面說明上述發明之實施形態。
在本實施形態中，作為濺鍍之一例採用了進行磁控濺鍍之濺鍍裝置1，但並非僅限定於此，亦可使用未採用磁控放電之2極濺鍍等進行其他已知之濺鍍的濺鍍裝置。
本實施形態之濺鍍裝置1係用於，藉由重複進行濺鍍處理與電漿處理，於基板上複數積層目標膜厚之單層薄膜，用以形成多層膜。在本實施形態中，當旋轉筒旋轉一次時，便進行一次濺鍍處理與電漿處理，藉此，於基板上形成具有平均0.01nm～1.5nm左右之膜厚的超薄膜(薄膜形成處理)。藉由每次旋轉筒的旋轉，重複進行該種薄膜形成處理，於超薄膜上堆積下一層的超薄膜，在基板上形成具有數nm～數百nm程度之目標膜厚的單層薄膜。將單層薄膜積層複數層後，便形成多層膜。
《薄膜形成裝置》
如圖1及圖2所示，作為薄膜形成裝置之一例的本實施形態之濺鍍裝置1，具有作為略直方體狀之中空體的真空容器11。於真空容器11中連接排氣用的配管15a，而在該配管則連接有用以將容器11內進行排氣的真空泵15。真空泵15係例如以旋轉泵或是渦輪分子泵(TMP)等所構成。於真空容器11內配置有旋轉筒13。旋轉筒13(基體維持機構之一例)係為，將其外周面構成為可將作為成膜對象之基板S支撐在真空容器11內的筒狀構件。本實施形態之旋轉筒13係為，用以將沿著筒方向延伸之旋轉軸線Z朝向真空容器11的垂直方向(Y方向)，而被配置在真空容器11內。旋轉筒13係藉由驅動馬達17而將軸線Z作為中心進行旋轉。此外，在旋轉筒13的上方側端部裝設有時間點檢測用反射板132，藉由時間點感測器220而可檢測出其通過與否。
在本實施形態中，於真空容器11內、旋轉筒13的周圍，設置有兩個濺鍍源，以及一個電漿源80。不過，亦可僅設置一個濺鍍源。
本實施形態之各濺鍍源係以具備有兩個磁控濺鍍電極21a、21b(或41a、41b)之雙負極式所構成。於成膜之際，在各電極21a、21b(或41a、41b)之一端側表面上，分別支撐著以金屬等薄膜原料物質所構成的靶材29a、29b(或49a、49b)并裝卸自如。其構成為，於各電極21a、21b(或41a、41b)之另一端側上，則經由作為調整電力量之電力控制機構的轉發器24(或是44)，連接有作為電力供給機構的交流電源23(或是43)，將例如1k～100kHz程度的交流電壓施加至各電極21a、21b(或41a、41b)。
於各濺鍍源上係連接有濺鍍用氣體供給機構。本實施形態之濺鍍用氣體供給機構係包含有：反應性氣體泵26(或是46)，儲藏作為濺鍍用氣體之一例的反應氣體；流量控制器25(或是45)，為調整由反應性氣體泵26(或是46)所供給之反應性 氣體的流量；惰性氣體泵28(或是48)，儲藏作為濺鍍用氣體之一例的惰性氣體；流量控制器27(或是47)，調整由惰性氣體泵28(或是48)所供給之惰性氣體的流量。
濺鍍用氣體係為，通過配管而分別導入至成膜處理區域20(或是40)。流量控制器25、27(或是45、47)係為一種調節濺鍍用氣體之流量的裝置。來自泵26、28(或是46、48)之濺鍍用氣體係為，利用流量控制器25、27(或是45、47)調節流量，而導入至成膜處理區域20(或是40)。
本實施形態之電漿源80係具有：用以固定成可使形成在真空容器11壁面之開口封閉 的殼體81，以及固定在該殼體81上的誘電體板83。此外，藉由將誘電體板83固定在殼體81上，而構成為在以殼體81與誘電體板83所包圍的區域中形成天線收容室。天線收容室係經由配管15a而連通於真空泵15，利用真空泵15而抽真空，可將天線收容室內部進行排氣而形成真空狀態。
電漿源80係除了如殼體81及誘電體板83以外，包含有天線85a、85b。天線85a、85b係為，經由收容匹配電路的匹配箱87而連接至高頻電源89。天線85a、85b係為，接收來自高頻電源89的電力供給，用以在真空容器11的內部(反應處理區域60)產生誘導電場，於反應處理區域60中產生電漿。在本實施形態中係構成為，由高頻電源89朝天線85a、85b施加頻率達1～27MHz的交流電壓，用以在反應處理區域60中產生反應氣體之電漿。在匹配箱87內設置有可變電容，為可變更由高頻電源89朝天線85a、85b供給之電力。
於電漿源80係連接有反應處理用氣體供給機構。本實施形態之反應處理用氣體供給機構係包含有：反應性氣體泵66，儲藏作為反應處理用氣體之一例的反應氣體；流量控制器65，調整由反應性氣體泵66所供給之反應性氣體的流量；惰性氣體泵68，儲藏作為反應處理用氣體之一例的惰性氣體；流量控制器67，調整由惰性氣體泵68所供給之惰性氣體的流量。
反應處理用氣體係通過配管而被導入至反應處理區域60。流量控制器65、67係為一種調節反應處理用氣體之流量的裝置。來自泵66、68之反應處理用氣體係藉由流量控制器65、67而調節流量、導入至反應處理區域60。
此外，反應性氣體泵66與惰性氣體泵68係為，可設定成與成膜處理區域20、40之反應性氣體泵26、46及惰性氣體泵28、48同様的裝置，或是也可兼用。此外，有關於流量控制器65與流量控制器67，亦可設定成與成膜處理區域20、40之氣體流量控制器25、27(或是45、47)同様的裝置，或是也可兼用。
於本實施形態之各濺鍍源的前面，分別形成有成膜處理區域20、40。各區域20、40係為，藉由從真空容器11之內壁面朝旋轉筒13突出之區隔壁12、14而包圍四方，分別將其區隔成可在真空容器11內部形成獨立的空間。同樣的，於電漿源80的前面，形成有反應處理區域60。該區域60亦與區域20、40同様的，藉由從真空容器11之內壁面朝旋轉筒13突出之區隔壁16而包圍四方，藉此，即使是針對於區域60，在真空容器11的內部，亦可確保區域20、40分別為獨立的空間。
從而，當利用馬達17的驅動而使旋轉筒13以軸線Z為中心旋轉時，支撐在旋轉筒13之外周面的基板S，便會將旋轉筒13自轉軸之軸線Z於中心進行公轉，反覆地在面向成膜處理區域20、40的位置以及面向反應處理區域60的位置之間進行移動。之後，依序反複在區域20、40任一方面進行的濺鍍處理，以及在區域60進行電漿處理，於基板S的表面形成指定膜厚之最終薄膜。
濺鍍處理係例如進行如下所述。當經由流量控制器25、27(或是45、47)，由儲藏反應性 氣體之反應性氣體泵26(或是46)，或是儲藏惰性氣體之惰性氣體泵28(或是48)，將指定流量的濺鍍用氣體導入至成膜處理區域20(或是40)後，靶材29a、29b(或49a、49b)的周邊將形成為指定氣體氛围。在此狀態下，由交流電源23(或是43)經由轉發器22(或是42)，將交流電壓施加至各電極21a、21b(或41a、41b)，進而用以將交變電場施加至靶材29a、29b(或49a、49b)。藉此，在某個時間點之下，靶材29a(或是49a)便成為負極(-極)，此時，靶材29b(或是49b)便必定會成為正極(+極)。於下一個時間點變化交流的流向時，這一次靶材29b(或是49b)便成為負極(-極)，靶材29a(或是49a)則成為正極(+極)。如此，藉由將一對的靶材29a、29b(或49a、49b)交互的進行成為正極與負極的動作，各靶材29a、29b(或49a、49b)周邊之濺鍍用氣體的一部分便會釋出電子、進行離子化。由於利用配置在各電極21a、21b(或41a、41b)之磁鐵，而在各靶材29a、29b(或49a、49b)的表面形成洩漏磁場，因此，該電子係為，在各靶材29a、29b(或49a、49b)表面附近發生的磁場中，一面描繪環狀曲線、一面進行周旋。沿著該電子的軌道產生較強的電漿，使該電漿中的濺鍍用氣體之離子朝負電位狀態(負極側)之靶材進行加速，藉由撞擊至各靶材29a、29b(或49a、49b)而逼出各靶材29a、29b(或49a、49b)表面的原子或粒子(當靶材29a、29b為Si的情況下，則為Si原子或Si粒子，當靶材49a、49b為Nb的情況下，則為Nb原子或Nb粒子)(濺鍍)。該原子或粒子則係為薄膜之原料的薄膜原料物質，附著於基板S的表面而形成中間薄膜。
此外，在濺鍍作業進行中，雖然於正極上會有附著非導電性或是導電性較低之不完全氧化物等的情況，然而當該正極藉由交變電場轉換成負極後，該等不完全氧化物等便會被濺鍍，靶材表面將成為原本乾淨的狀態。而一對靶材29a、29b係為，藉由反覆地交互形成正極與負極，而可經常地獲得穩定的正極電位狀態，防止電漿電位(與一般的正極電位幾乎相等)之變化，於基板S的表面穩定地形成中間薄膜。
在本實施形態中，基板S係為，在旋轉筒13的外周面上，沿著旋轉筒13的旋轉方向(橫方向)成斷續狀地配列複數個，並且，沿著與旋轉筒13之軸線Z平行的方向(Y方向，縦方向)成斷續狀地配列複數個。在本實施形態中，在該等複數個基板S的一部分中，包含有作為監控對象的監控板S0。
作為成膜對象之基板S，除了可以由氧化矽(SiO2 )所形成的玻璃材料(例如石英玻璃、鈉鈣玻璃、硼矽酸玻璃等)構成之外，亦可以塑膠材料或陶瓷材料、金屬等所構成。
作為監控對象的監控板S0可由如下材質所構成，该材質為，藉由與所形成之薄膜的折射率相異，因薄膜所產生的吸收現象等而監控板S0之光學特性有變化，即在該變化與作為成膜對象的基板S之間可以具相關性者。
靶材29a、29b(或49a、49b)係為一種將薄膜原料物質形成為平板狀者，在本實施形態中，與旋轉筒13之外周面對向方向的形狀、亦即由平面觀察時的形狀為形成呈方形。不過，並非僅限定在於該種形狀，亦可形成為真圓狀、橢圓狀、多角形狀等各種形狀。
各靶材29a、29b(或49a、49b)係為，用以將其平面方向的面對於旋轉筒13之軸線Z可朝向成垂直方向，而分別以可裝卸狀的支撐在各電極21a、21b(或41a、41b)之上述一端側表面上。
有關於各靶材29a、29b(或49a、49b)的材質，例如可採用Si、Nb、Al、Ti、Zr、Sn、Cr、Ta、Te、Fe、Mg、Hf、Ni-Cr、In-Sn等各種金屬。此外，並非僅限定在單一種類的金屬，亦可將複數種類的金屬作為靶材來使用。此外，亦可使用該等金屬的化合物，例如，Al2 O3 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 、HfO2 等。
電漿處理係例如進行如下。即，在經由流量控制器65、67，由儲藏反應性氣體的反應性氣體泵66、或是儲藏惰性氣體的惰性氣體泵68將指定流量的反應處理用氣體導入至反應處理區域60後，天線85a、85b之周邊則形成指定氣體氛围。在此狀態下，當對於天線85a、85b由高頻電源89施加頻率達1～27MHz之電壓時，反應處理區域60內之面朝天線85a、85b的區域便會產生電漿。藉此，使得在成膜處理區域20、40之形成於基板S表面的中間薄膜實施電漿處理，薄膜轉換成薄膜原料物質之完全反應物或是不完全反應物，形成超薄膜。
在本實施形態中，作為惰性氣體可考慮例如氬、氦等氣體。作為反應氣體可考慮例如氧氣、氮氣、氟氣、臭氧等氣體。
在本實施形態中，在上述濺鍍處理中於基板S的表面形成中間薄膜後，利用上述電漿處理而將該中間薄膜進行薄膜轉換，形成具有平均膜厚為0.01nm～1.5nm左右的超薄膜。此外，藉由反覆進行濺鍍處理與電漿處理，於超薄膜上堆積下一層的超薄膜，直至形成具有數nm～數百nm程度之目標膜厚的最終薄膜(單層薄膜)為止，反覆進行該種作業。
此外，所謂的“中間薄膜”在本實施形態中係為，由構成靶材29a、29b(或49a、49b)的金屬或其不完全氧化物所形成，係於區域20(或是40)所形成的薄膜。所謂的“超薄膜”係指，經由多次堆積超薄膜而形成最終薄膜(目標膜厚之薄膜)，而為了與該種最終的“薄膜”作一區隔而使用的用語，在這裡的含意係用作為比最終的“薄膜”更加薄的薄膜。
《膜厚監視裝置》
如圖3所示，本實施形態之濺鍍裝置1係具有光反射式之膜厚監視裝置200。膜厚監視裝置200係相當於本發明之“膜厚監視機構”。此外，不僅限於光反射式，亦可使用光透過式之膜厚監視裝置。
本實施形態之膜厚監視裝置200係為，將光(波長λ)照射至被維持於旋轉筒13且旋轉之監控板S0，藉由檢測來自該監控板S0之反射光的光強度，檢測出逐漸被形成在監控板S0上之薄膜的光學膜厚nd(n係表示薄膜原料的折射率，d則表示幾何學的膜厚)，並將其進行監視。
隨著藉由濺鍍裝置1而進行成膜，將會增加形成在監控板S0上之薄膜的光學膜厚。伴隨於此，來自監控板S0之反射光的光強度將會増加或是減少，而當形成測定波長λ之1/4的光學膜厚之薄膜形成時，來自監控板S0之反射光的光強度便會呈現出極值(極大值、極小值)。
本實施形態之膜厚監視裝置200係具有複合光纖集束體202。此種複合光纖集束體202係為，在設置於真空容器11外部的一端側202a，投光側光纖集束體204與受光側光纖集束體206為形成一體狀，而在另一端側202b上，投光側光纖集束體204與受光側光纖集束體206之另一端側則形成為分歧狀。投光側光纖集束體204及受光側光纖集束體206分別係由複數個光纖(省略圖示)集束成一體狀。
在投光側光纖集束體204之另一端側係具備有發光的光源208等，於受光側光纖206之另一端側，則經由僅透過指定波長之分散光學系(例如，分光器或光學干涉濾波器等。省略圖示)而具備有光電轉換元件210或是控制器212等。於真空容器11的內部，在複合光纖集束體202之一端側202a與監控板S0之間，亦可配置聚光透鏡214。藉此，由一端側202a所射出的測定光在以聚光透鏡214聚合之後，便朝像監控板S0照射。
此外，圖3中之時間點感測器220，係例如以光電感測器等所構成，旋轉筒13為繞著軸線Z旋轉一圈，通過被密封在真空容器11上方側端部之真空玻璃窗112，在每次檢測出安裝於旋轉筒13上方側端部之時間點檢測用反射板132的通過時(換言之，係在旋轉筒13進行旋轉中，每一次監控板S0移動至前述測定位置的狀態)，對於控制裝置300輸出膜厚檢測監視訊號。
此外，監控板S0係為膜厚監視用的監控對象，和其他基板S相同的，於成膜處理區域20、40中，將薄膜形成在其表面側(亦即，照射測定光之面)，且於反應處理區域60內進行薄膜組成之轉換。由於形成在該監控板S0之薄膜的膜厚，係與作為成膜對象之形成在基板S上的薄膜之膜厚顯示出一定的相關性，因此可由前者檢測出後者。
由光源208所發出的光束係為，藉由例如截波器(省略圖示)調制、且導引至投光側光纖集束體204，在構成投光側光纖集束體204之各個光纖內前進，而由複合光纖集束體202之一端側202a射出。由一端側202a所射出的測定光係為，經由被密封於一端側202a之延長線上的真空容器11之側壁部分的真空玻璃窗111及聚光透鏡214，投光(照射)至藉由在真空容器11內部之薄膜原料物質的堆積而正形成薄膜的監控板S0。
照射至監控板S0的測定光係由監控板S0之表面側(亦即，薄膜形成側)射入，其一部分雖然會透過薄膜及監控板S0，但其他部分則在薄膜面(多層膜的情況下，則包含各薄膜之界面。後述亦同)與監控板S0面上反射。來自薄膜面之反射光與來自監控板S0面之反射光則藉由兩者的相位差而產生干涉。
反射光係射入複合光纖集束體202一端側202a之前端面，該反射光係為，將堆積在監控板S0之薄膜的膜厚資訊作為反射光量訊號，且來自於監控板S0面。由於在複合光纖集束體202之一端側202a，露出有投光側光纖集束體204與受光側光纖集束體206兩方之一端，因此反射光量的一部分(例如一半)為射入至受光側光纖集束體206，而該已射入之反射光量則經由上述說明的分散光學系(省略圖示)，射入至光電轉換元件210。已射入至光電轉換元件210之反射光量係轉換成電氣訊號，藉由控制器212而在記錄器(省略圖示)中顯示反射光量變化推移情況。
本實施形態的控制器212係為，電性連接至濺鍍裝置1的控制裝置300，通過介面部(省略圖示)而朝該控制裝置300送出指定的膜厚監視資料(反射光量的變化)。
《控制裝置》
如圖3所示，本實施形態的濺鍍裝置1具有控制裝置300。控制裝置300係相當於本發明的“控制機構”。
本實施形態之控制裝置300係為一種進行控制濺鍍之開始或停止、成膜時間或成膜速率之調整等的濺鍍裝置1之整體控制裝置，再加以依據由膜厚監視裝置200之控制器212所輸入的膜厚監視資料，實施指定的處理。其詳細內容如後所述。
控制裝置300係為，例如具備有CPU、記憶體(ROM、RAM)、硬碟、輸入端子及輸出端子等。
在控制裝置300的記憶體或硬碟等之中，儲存有在預先成膜中所必須的成膜條件資料。
在成膜條件資料中，例如包含有必要演算程式等，其係為，根据作為薄膜原料之各個薄膜目標之幾何學上之膜厚的目標膜厚(例如T1、T2、T3、T4、T5)，和相對於各目標膜厚的暫定成膜速度(暫定速率。例如，對於厚度T1設為Sa1，對於厚度T2設為Sa2)與暫定成膜時間(暫定時間。例如，將目標膜厚T1除以暫定速率Sa1而得的時間t1，將目標膜厚T2除以暫定速率Sa2而得的時間t2)，以及控制器212所輸入之膜厚監視資料(亦即，目前的光學膜厚nd)與形成該光學膜厚nd所需的成膜時間(通常係與上述暫定時間相等。)，演算出形成目前薄膜之實際的成膜速度(實際速率。例如，形成厚度T1之薄膜的實際速率Sb1，形成厚度T2之薄膜的實際速率Sb2等)之實際速率演算程式，和利用該實際速率計算下一層的薄膜(第2薄膜。在本實施形態中，對於A膜(第1薄膜)係為C膜，對於B膜(第1薄膜)係為D膜，對於C膜(第1薄膜)則為E膜)形成至目標膜厚(T3、T4、T5)所需之成膜時間(必要時間。T3、T4、T5)的必要時間演算程式等。
《薄膜形成方法》
接著，針對使用濺鍍裝置1來製造薄膜的濺鍍處理，一面參照流程圖(圖4、圖6～圖8)一面進行說明。在本實施形態中所列舉的例子為，於維持在旋轉筒13之複數個基板S上，將氧化矽(SiO2 )與氧化鈮(Nb2 O5 )之薄膜交互地積層为3層與2層的光學多層膜，換言之，為列舉對SiO2 -Nb2 O5 -SiO2 -Nb2 O5 -SiO2 之5層構造的多層膜進行成膜之例來作說明。
此外，所例示的情況係為，將形成在第1層、第3層、第5層之各個SiO2 膜分別稱之為A膜、C膜、E膜，將形成在第2層、第4層之各個Nb2 O5 膜分別稱之為B膜、D膜。並且，將SiO2 薄膜之第1層的A膜與Nb2 O5 薄膜之第1層的B膜，分別設定為“第1薄膜”，將SiO2 薄膜之第2層的C膜與Nb2 O5 薄膜之第2層的D膜，分別設定為“第2薄膜”，再將SiO2 薄膜之第2層的C膜設定為“第1薄膜”，將SiO2 薄膜之第3層的E膜設定為“第2薄膜”。然而，有關於SiO2 薄膜方面，亦可不將A膜設為第1薄膜，而可僅將C膜設為第1薄膜。
各薄膜的形成係依序以進行成膜準備之工程、進行成膜之工程、結束成膜之工程來進行。在成膜的工程中，且例示將矽(Si)作為靶材29a、29b、將鈮(Nb)作為靶材49a、49b、將氬氣體作為導入至成膜處理區域20、40之濺鍍用氣體，以及使用氧氣作為導入至反應處理區域60之反應氣體的情況。
《S1》
首先，設定目標值(準備成膜)。具體而言，如圖4所示，在步驟(以下略稱為“S”。)1中，設定分別作為A～E膜之各個目標的幾何學上的膜厚(以下，單純略稱為“目標膜厚”。)T1～T5，同時，將以矽原料成膜為第1層(總合來說亦稱之為第1層)的A膜設為膜厚T1，且設定可成膜之暫定速率Sa1與暫定時間t1。同様的，將以鈮原料成膜為第1層(總合來說稱之為第2層)的B膜設為膜厚T2，且設定可成膜之暫定速率Sa2與暫定時間t2。該等各個設定條件，係藉由操作員利用例如鍵盤(省略圖示)而輸入控制裝置300進行設定(參照圖3)。
《S2》
接著，進行裝置的準備(成膜的準備)。具體而言，如圖1～圖4所示，於S2，首先，將靶材29a、29b(或49a、49b)維持在磁控濺鍍電極21a、21b(或41a、41b)上。在本實施形態中，作為靶材29a、29b的材料係採用矽(Si)，作為靶材49a、49b的材料係採用鈮(Nb)。在密閉真空容器11的狀態下，作動真空泵15進行排氣，將真空容器11內部設定成10-2 Pa～10Pa左右的真空狀態。此時，開啟閥(省略圖示)，電漿源80之天線收容室內亦同時進行排氣。
之後，當旋轉筒13在負載鎖定室(省略圖示)的位置被鎖定的狀態下，將複數個基板S(包含單一之作為監控對象的監控板S0。以下亦同)安裝至旋轉筒13上。接著，關閉負載鎖定室的門(省略圖示)，使真空泵15作動、進而將負載鎖定室內進行排氣之後，開啟負載鎖定室與真空容器11之間的門(省略圖示)、使旋轉筒13朝真空容器11移動。當使旋轉筒13朝真空容器11移動之後，關閉與負載鎖定室之間的門，於真空容器11的內部，將天線收容室內部減壓至上述指定的壓力。之後，當真空容器11的內部、天線收容室的內部之壓力穩定後，將成膜處理區域20的壓力調整成0.1Pa～1.3Pa。
《S3》
接著在S3，開始於真空容器11內之旋轉筒13的旋轉。旋轉筒13的旋轉係由操作員按壓設置在濺鍍裝置1之操作面板(省略圖示)的筒旋轉開關(省略圖示)而開始。當按壓筒旋轉開關時，馬達17便會作動而開始旋轉旋轉筒13。當旋轉筒13之旋轉速度穩定之後，便前進至S4。
於本實施形態之濺鍍裝置1中，於成膜處理區域20(或是40)，將薄膜形成在基板S上，接著在反應處理區域60中，藉由進行該薄膜之氧化處理而於基板S的表面形成中間薄膜。因此，當旋轉筒13的旋轉變慢時，在成膜處理區域20(或是40)所形成的薄膜便會變厚，進而導致在反應處理區域60難以將其完全地進行氧化，進而有不純物混入、形成不均勻的薄膜之不佳的狀態產生。
此外，於反應處理區域60中所進行的氧化工程中，係因為薄膜之氧化反映而引起有薄膜的膨脹現象。這種體積的増加使得薄膜內部產生壓縮應力。當在成膜處理區域20(或是40)中所形成之薄膜的膜厚較厚的情況時，所生成之薄膜係為薄膜間之具有較少的縫隙構造，構成為氧化矽(或是氧化鈮)密集凝結之薄膜構造。這樣的薄膜，在反應處理區域60中受到氧化反映而產生體積膨脹的影響較大。另一方面，當在成膜處理區域20(或是40)中所形成之薄膜的膜厚較薄的情況時，所生成之薄膜係為在薄膜間之具有較多的縫隙構造。如此，在薄膜中產生體積膨脹的情況下，由於所増加的體積將被縫隙構造所吸收，因此在薄膜內部難以產生壓縮應力。
再者，當旋轉筒13進行低速旋轉的情況下，將會增大旋轉的晃動，造成難以正確地進行膜厚測定或是控制薄膜形成處理。另一方面，當旋轉筒13之旋轉速度較大的情況下，發生在旋轉軸之旋轉部分的離心力便會變大，而可獲得晃動較少之穩定的旋轉。
如此，當旋轉筒13的旋轉速度較低的情況下，會產生各式各樣的問題。因此，在薄膜形成處理方面，旋轉筒13之旋轉速度為越快越好，特別是以20rpm以上為佳。
《S4》第1層
接著，於S4開始第1層(A膜，第1薄膜)的成膜。該處理係為在本實施形態中，於成膜處理區域20及反應處理區域60進行。在成膜處理區域20中，對於靶材29a、29b進行濺鍍，在基板S的表面形成由矽或矽的不完全反應物所形成的薄膜(A膜)。接著在反應處理區域60中，針對於成膜處理區域20所形成的薄膜進行氧化處理，藉此，形成以矽的完全反應物為主之中間薄膜。
當由控制裝置300給予成膜處理區域20之濺鍍開始指示時，便開始進行成膜處理。控制裝置300係為，對於流電源23及高頻電源89送出分別將交流電壓施加至轉發器24及匹配箱87的指示。藉由該濺鍍開始的指示，開始第1層的濺鍍作業。
在本實施形態中，由於將A膜以目標膜厚T1進行成膜，因此在以S1設定之Sa1的暫定速率而在暫定時間t1之間進行成膜。從而，控制裝置300係為，用以將成膜速率形成為Sa1，而將供給至磁控濺鍍電極21a、21b之電力量，或是供給至靶材29a、29b之濺鍍氣體的量等控制成最適當的數值。
此外，設置遮蔽構件(補正板)，其係可構成為配置在靶材29a、29b與基板S之間，且設置成遮蔽靶材29a、29b之前面，當給予濺鍍開始的指示時，則將該遮蔽構件由靶材29a、29b之前面進行移動，使得薄膜原料物質可由靶材29a、29b到達至基板S。
當形成為藉由濺鍍開始指示而使交變電場施加至靶材29a、29b時，靶材29a、29b係交互的形成正極與負極，於成膜處理區域20形成電漿。藉由該電漿而對負極上的靶材29a、29b進行濺鍍(以暫定速率Sa1)。
接著，基板S係隨著旋轉筒13的旋轉，由面向成膜處理區域20之位置而被搬送至面向反應處理區域60之位置。在反應處理區域60中，導入有來自反應性氣體泵66之作為反應性氣體的氧氣。
在反應處理區域60中，於天線85a、85b施加13.56MHz之高頻電壓，利用電漿源80而在反應處理區域60中產生電漿。反應處理區域60的壓力較佳為維持在0.07Pa～1.0Pa。此外，至少在反應處理區域60中產生電漿之際，將天線收容室之內部的壓力維持在10-2 Pa以下。
並且，當將旋轉筒13進行旋轉，將由矽或不完全氧化矽(SiOx1 (x1＜2))組成之中間薄膜所形成的基板S搬送至面向反應處理區域60之位置上時，在反應處理區域60中，藉由將構成中間薄膜之矽或是不完全氧化矽進行電漿處理，而用以進行使其氧化反映之工程。亦即，藉由電漿源80，而在反應處理區域60所產生之氧氣以電漿將矽或是不完全氧化矽進行氧化反映，使其轉換成所期望之組成的不完全氧化矽(SiOx2 (x1＜x2＜2))或是氧化矽(SiO2 )。
在本實施形態中，在成膜處理區域20所形成的薄膜中，將矽或是矽不完全氧化物於反應處理區域60進行氧化反映，轉換成不完全氧化矽或是氧化矽，藉此，所形成的中間薄膜為僅由矽的完全氧化物所形成，或是具有所期望之比例的矽或矽的不完全氧化物。
於此種反應處理區域60中之薄膜組成轉換工程裡，在反應處理區域60經薄膜組成轉換所得的中間薄膜之膜厚，係較在成膜處理區域20中所形成之薄膜的膜厚為厚。亦即，在構成於成膜處理區域20所形成之薄膜的薄膜原料物質中，藉由將矽或是矽的不完全氧化物轉換成矽的不完全氧化物或是矽的完全氧化物而引起薄膜的膨脹，進而增厚膜厚。
以下，在每次進行旋轉筒13的旋轉，反覆進行於成膜處理區域20中之濺鍍處理以及於反應處理區域60中之氧化處理。該等動作於預定之暫定時間t1之間反覆地進行，藉此，於基板S表面複數次積層中間薄膜，形成在理論上具有目標膜厚T1之薄膜(相當於第1層之A膜)。
《S5》
伴隨於上述S4的成膜開始，於S5開始膜厚監視裝置200之作動。
在本實施形態中，藉由旋轉筒13的旋轉，時間點感測器220檢測出被安裝在旋轉筒13之上方側端部的時間點檢測用反射板132之通過時，該位置檢測訊號便會輸入控制裝置300。控制裝置300係為，當由時間點感測器220輸入位置檢測訊號後，等待指定時間的經過而使膜厚監視裝置200作動。具體而言，將由光源208所發出的測定光於投光側光纖集束體204內進行傳送，由複合光纖集束體202之一端側202a而照射至真空容器11的內部。在此時間點下，若是使由光源208經常發出的測定光照射至真空容器11內時，該測定光便會照射至監控板S0。
照射至監控板S0之測定光係由監控板S0的表面側(亦即，薄膜形成側)射入，且其局部為透過薄膜及監控板S0，但其殘餘部分則被薄膜面與監控板S0面所反射。來自薄膜面之反射光與來自監控板S0面之反射光，係藉由兩者之間的相位差而產生干涉。
以監控板S0面所反射的反射光係朝複合光纖集束體202之一端側202a指向。而朝複合光纖集束體202之一端側202a射入的反射光，係傳送受光側光纖集束體206，且經由上述說明之分散光學系(省略圖示)而被導入至光電轉換元件210。
在光電轉換元件210中，在已射入的反射光之中，因應上述說明之透過分散光學系之光強度而產生電流，接著，將其電流作為以類比電路所増幅的電壓訊號而輸出。在接收來自光電轉換元件210之輸出的控制器212方面，依據輸入至光電轉換元件210的電壓訊號(反射光之強度訊號)，依序取得來自監控板S0的反射光量，輸出至控制裝置300，前進至S6。
《S6》
接著在S6，於控制裝置300中，依序繪製分別取得之反射光量之資訊的檢測值，獲得在指定波長中之光量變化曲線(橫軸為時間，縦軸為反射光量的圖表)的同時，監視該曲線之變動狀況，當判定目前對應於實際膜厚T0之光學膜厚nd0為到達對應於目標膜厚T1之光學膜厚nd1時，前進至S7。當判定為尚未到達時，則持續進行監視。
例如，如圖5所示，當成膜開始後，在經過第一個極值(峰值)附近的X點(反射光量為a)為對應目標膜厚T1之光學膜厚nd1的情況下，在目前的光學膜厚nd0位於Y點(反射光量為a+α)時，判定為尚未到達。另一方面，當目前的光學膜厚nd0為在Z點(反射光量為a)時，則判斷已經到達。
此外，通常在使用未產生下陷情況之新的靶材材料來進行第1層的成膜時，如圖5所示，雖然不至於產生光量變化曲線的不同，但是在極少的情況下，會因為不受期待的濺鍍電力之降低或是濺鍍氣體供給流量之降低等，造成波長曲線不同的情況產生。
當將A膜設為本發明之“第1薄膜”的情況時，S5及S6之工程則相當於本發明的“膜厚監視工程”。
《S7》
回到圖1～圖4。在S7中，控制裝置300係使朝電極21a、21b的電力供給或是濺鍍氣體的流入停止。藉此，隨著第1層的成膜結束的同時，在使旋轉筒13之旋轉持續的狀態下進入S8。
此外，當將A膜設定成本發明之“第1薄膜”的情況下，S7之工程則相當於本發明的“停止工程”。
《S8》
在S8中，控制裝置300係取得由S4之成膜開始至S7之成膜結束為止所需要的實際的成膜時間(實際成膜時間)之資訊，前進至S9。在本實施形態中，旋轉筒13的旋轉速度係為已知，其結果，由膜厚監視裝置200之光源208發出測定光，知道從控制器212輸入至控制裝置300之膜厚監視資料(反射光量之資訊)的取得間隔(時間)，因此，控制裝置300判斷由S4之成膜開始(亦即，第一個膜厚監視資料之取得)至S7之成膜停止(最後的膜厚監視資料之取得)為止的時間，為該薄膜的實際成膜時間。例如，參照圖5可知，(t1+t1’)為實際成膜時間。以下，將A膜的實際成膜時間設為(t1+t1’)以進行說明。
此外，當將A膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S8之工程則相當於本發明之“實際時間取得工程”。
《S9》
回到圖1～圖4。在S9中，控制裝置300係為，依據在目前時間點下之薄膜的膜厚(相當於目標膜厚T1)以及在S8取得的實際成膜時間(t1+t1’)，計算形成目前之薄膜(A膜)的實際上的成膜速率(實際速率Sb1)，將其作為暫定速率Sa3而記憶，且前進至S14，所謂的暫定速率Sa3，係為在將與A膜相同組成之其他薄膜的C膜成膜至後述B膜上之際所用。實際速率Sb1的計算係為，將目前時間點下的A膜之膜厚(=目標膜厚T1)，除以在S8取得之實際成膜時間(t1+t1’)而進行計算。
此外，當將A膜設為本發明之“第1薄膜”的情況時，S9的工程則相當於本發明的“實際速度計算工程”。
例如參照圖5，當將作為第1層之80nm(目標膜厚T1)的SiO2 薄膜形成在基板S上時，將暫定速率Sa1設定為0.4nm/秒的情況下，若是在暫定時間t1=200秒之間成膜時，理論上，應該會形成目標膜厚T1之80nm的SiO2 薄膜(A膜)(理論上的波長曲線。X點)。然而，藉由利用膜厚監視裝置200的膜厚監視可發現，當在此時間點(實際上的波長曲線。Y點)下的實際膜厚T0達76nm的情況下，實際速率Sb1係形成為(76/200)=0.38nm/秒。由於相對於80nm尚缺少4nm，因此殘餘時間t1’係為(4/0.38)=約10.5秒，而必須以實際速率Sb1持續剩下10.5秒之成膜。藉此，才開始將80nm的SiO2 之薄膜形成在基板S(Z點)。
《S14》第2層
如圖1～圖3及圖6所示，於S14開始第2層的成膜(B膜，第1薄膜)。該處理係為，在本實施形態中，為在成膜處理區域40及反應處理區域60中進行。在成膜處理區域40中，對靶材49a、49b進行濺鍍，於基板S上的A膜表面形成由鈮或鈮之不完全反應物所形成的薄膜(B膜)。接著，在反應處理區域60中，藉由對於在成膜處理區域40所形成的薄膜進行氧化處理，而形成以鈮的完全反應物為主之中間薄膜。
由控制裝置300給予在成膜處理區域40中之濺鍍開始指示，開始進行薄膜形成處理。控制裝置300係為，對於交流電源43及高頻電源89送出將交流電壓分別施加至變壓器44及匹配箱87的指示。藉由該濺鍍開始指示而開始進行第2層的濺鍍。
在本實施形態中，由於係將B膜以目標膜厚T2進行成膜，在以S1設定的Sa2之暫定速率，於暫定時間t2之間進行成膜。從而，控制裝置300係為，用以將成膜速率形成為Sa2，而將供給至磁控濺鍍電極41a、41b之電力量，或者將供給至靶材49a、49b之濺鍍氣體的量等控制在適當的數值。
此外，設置有配置在靶材49a、49b與基板S之間，用以遮蔽靶材49a、49b之前面的遮蔽構件(補正板)，亦可構成為當給予濺鍍開始的指示時，將該遮蔽構件由靶材49a、49b的前面進行移動，而可由靶材49a、49b將薄膜原料物質送達至基板S。
當形成為藉由濺鍍開始指示而使交變電場施加至靶材49a、49b時，靶材49a、49b係交互的形成正極與負極，於成膜處理區域40形成電漿。藉由該電漿而對負極上的靶材49a、49b進行濺鍍(以暫定速率Sa2)。
接著，基板S係隨著旋轉筒13的旋轉，由面向成膜處理區域40之位置而被搬送至面向反應處理區域60之位置。在反應處理區域60中，與第1層相同的，導入有來自反應性氣體泵66之作為反應性氣體的氧氣，此外，於天線85a、85b施加13.56MHz的高頻電壓，藉由電漿源80而產生電漿。
並且，當將旋轉筒13進行旋轉，將由鈮或不完全氧化鈮(Nb2 Ox1 (x1＜5))組成的中間薄膜所形成之基板S搬送至面向反應處理區域60之位置上時，在反應處理區域60中，藉由將構成中間薄膜之鈮或不完全氧化鈮進行電漿處理，而用以進行使其氧化反映之工程。亦即，藉由電漿源80，而使用在反應處理區域60所產生之氧氣之電漿將鈮或不完全氧化鈮進行氧化反映，使其轉換成所期望之組成的不完全氧化鈮(Nb2 Ox2 (x1＜x2＜5))或氧化鈮(Nb2 O5 )。
在本實施形態中，在成膜處理區域40所形成的薄膜中，將鈮或鈮不完全氧化物於反應處理區域60進行氧化反映，轉換成不完全氧化鈮或是氧化矽，藉此，所形成的中間薄膜係僅由矽的完全氧化物所形成，或是具有所期望之比例的矽或矽的不完全氧化物。
於此種反應處理區域60中之膜組成轉換工程裡，在反應處理區域60經薄膜組成轉換所得的中間薄膜之膜厚，係較在成膜處理區域40中所形成之薄膜的膜厚為厚。亦即，在構成於成膜處理區域40所形成之薄膜的薄膜原料物質中，藉由將鈮或是鈮的不完全氧化物轉換成鈮的不完全氧化物或是鈮的完全氧化物而引起薄膜的膨脹，進而增厚膜厚。
以下，在每次進行旋轉筒13的旋轉，反覆進行於成膜處理區域40中之濺鍍處理以及於反應處理區域60中之氧化處理。該等動作於預定之成膜時間t2之間反覆地進行，藉此，於基板S上的A膜表面複數次積層中間薄膜，形成在理論上具有目標膜厚T2之薄膜(相當於第2層之B膜)。
《S15》
接著，與S5同様的，伴隨於S14的成膜開始而開始在S15之膜厚監視裝置200的作動，前進至S16。
《S16》
接著，與S6相同的，在S16中，於控制裝置300中，對分別取得之反射光量之資訊依序進行繪製，獲得在指定波長中之光量變化曲線的同時，監視該曲線之變動狀況，當判定目前對應於實際膜厚T0之光學膜厚nd0為到達對應於目標膜厚T2之光學膜厚nd2時，前進至S17。當判定為尚未到達時，則持續進行監視。
此外，當將B膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S15及S16之工程係相當於本發明之“膜厚監視工程”。
《S17》
在S17中，控制裝置300係使朝電極41a、41b之電力供給或是濺鍍氣體的流入停止。藉此，在結束第2層之成膜的同時，在持續旋轉筒13之旋轉的狀態下前進至S18。
此外，當將B膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S17之工程係相當於本發明之“停止工程”。
《S18》
在S18中，控制裝置300係取得由S14之成膜開始至S17之成膜結束為止所需要的實際之成膜時間(實際成膜時間)的資訊，前進至S19。在本實施形態中，與S8相同的，旋轉筒13的旋轉速度係為已知，其結果，由膜厚監視裝置200之光源208發出測定光，知道從控制器212輸入至控制裝置300之膜厚監視資料(反射光量之資訊)的取得間隔(時間)，因此，控制裝置300判斷由S14之成膜開始(亦即，第一個膜厚監視資料之取得)至S17之成膜停止(最後的膜厚監視資料之取得)為止的時間，為該薄膜的實際成膜時間。以下，將B膜的實際成膜時間設為(t2+t2’)以進行說明。
此外，當將B膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S18之工程係相當於本發明之“實際時間取得工程”。
《S19》
在S19中，控制裝置300係為，依據在目前時間點下之薄膜的膜厚(相當於目標膜厚T2)以及在S18取得的實際成膜時間(t2+t2’)，計算形成目前之薄膜(B膜)的實際上的成膜速率(實際速率Sb2)，將其作為暫定速率而記憶，且前進至S24，所謂的暫定速率係為在將與B膜相同組成之其他薄膜的D膜成膜至後述C膜上之際所用。實際速率Sb2的計算係為，將目前時間點下的B膜之膜厚(=目標膜厚T2)，除以在S18取得之實際成膜時間(t2+t2’)而進行計算。
此外，當將B膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S19之工程係相當於本發明之“實際速度計算工程”。
例如，當將作為第2層之80nm(目標膜厚T2)的Nb2 O5 薄膜形成在A膜上時，將暫定速率Sa2設定為0.4nm/秒的情況下，若是在暫定時間t2=200秒之間成膜時，理論上，應該會形成目標膜厚T2之80nm的Nb2 O5 薄膜(B膜)。然而，藉由利用膜厚監視裝置200的膜厚監視可發現，當在此時間點下的實際膜厚T0達76nm的情況下，實際速率Sb2係形成為(76/200)=0.38nm/秒。由於相對於80nm尚缺少4nm，因此殘餘時間t2’係為(4/0.38)=約10.5秒，而必須以實際速率Sb2在剩下的10.5秒之間持續成膜。藉此，才開始將80nm之Nb2 O5 薄膜形成在基板S上之A膜上。
《S24》第3層
如圖1～圖3及圖7所示，在S24開始第3層之成膜(C膜。對於A膜為第2薄膜)。該處理係與S4相同的在成膜處理區域20及反應處理區域60進行。使用之靶材29a、29b係於第1層的成膜產生下陷。
當由控制裝置300給予成膜處理區域20之濺鍍開始指示時，便開始進行成膜處理。控制裝置300係為，對於流電源23及高頻電源89送出分別將交流電壓施加至轉發器24及匹配箱87的指示。藉由該濺鍍開始的指示，開始第3層的濺鍍作業。
在本實施形態中，雖將C膜以目標膜厚T3進行成膜，但由於所使用的靶材29a、29b上產生下陷，因而造成即便將濺鍍電極側的輸出設為一定值，可預測到相對於下陷前的成膜速率(暫定速率Sa1)仍會造成成膜速率的降低。在此，於本實施形態中，為將記憶在S9中之A膜成膜之際的實際上的成膜速率(實際速率Sb1)設為暫定速率Sa3，利用該速率而計算用以成膜目標膜厚T3之所需的時間t3，控制在該時間之間成膜。該t3的計算係相當於將A膜設為“第1薄膜”，將C膜設為“第2薄膜”時之本發明的“必要時間計算工程”。t3係為，可將T3除以Sb1來進行計算。從而，控制裝置300進行控制，使得於C膜成膜之際，以暫定速率Sa3(與在S9所記憶之A膜的實際速率Sb1相同)且僅以t3的時間來進行成膜，且前進至S25。
其結果，在每次進行旋轉筒13的旋轉，反覆進行於成膜處理區域20中之濺鍍處理以及於反應處理區域60中之氧化處理。該等動作於預定之成膜時間t3之間反覆地進行，藉此，於基板S上之B膜的表面複數次積層的中間薄膜，形成在理論上具有目標膜厚T3之薄膜(相當於第3層之C膜)。
《S25》
接著，與S5、S15相同，隨著S24之成膜開始，開始在S25之膜厚監視裝置200的作動、前進至S26。
《S26》
接著，與S6、S16相同，在S26中，於控制裝置300中，對分別取得之反射光量之資訊(橫軸為時間，縦軸為反射光量)依序進行繪製，獲得指定波形之分光波形曲線的同時，監視該曲線之變動狀況，當判定目前的光學膜厚nd0為到達對應於目標膜厚T3之光學膜厚nd3時，前進至S7。當判定為尚未到達時，則持續進行監視。
《S27》
在S27中，控制裝置300係使朝電極21a、21b之電力供給或是濺鍍氣體的流入停止。藉此，在結束第3層的成膜的同時，在持續旋轉筒13的旋轉之狀態下前進至S28。
此外，在本實施形態中，雖然是將C膜作為A膜(第1薄膜)之第2薄膜，但是將該C膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S27之工程則相當於本發明之“停止工程”。
《S28》
在S28，控制裝置300係取得由S24之成膜開始至S27成膜結束為止所需的實際的成膜時間(實際成膜時間)之資訊，前進至S29。以下，以(t3+t3’)說明C膜的實際成膜時間。
此外，在本實施形態中，雖是將C膜作為A膜(第1薄膜)之第2薄膜，當將該C膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S28的工程則相當於本發明的“實際時間取得工程”。
《S29》
在S29中，控制裝置300係為，依據在目前時間點下之薄膜的膜厚(相當於目標膜厚T3)以及在S28取得的實際成膜時間(t3+t3’)，計算形成目前之薄膜(C膜)的實際上的成膜速率(實際速率Sb3)，將其作為暫定速率而記憶，且前進至S34，所謂的暫定速率，係為在將與C膜相同組成之其他薄膜的E膜成膜至後述D膜上之際所用。實際速率Sb3的計算係為，將目前時間點下的C膜之膜厚(=目標膜厚T3)除以在S28取得之實際成膜時間(t3+t3’)而進行計算。
此外，在本實施形態中，雖是將C膜作為A膜(第1薄膜)之第2薄膜，當將該C膜設為本發明之“第1薄膜”的情況下，S29的工程則相當於本發明的“實際速度計算工程”。
例如，當將作為第3層之80nm(目標膜厚T3)的SiO2 薄膜形成於B膜上的情況下，將暫定速率Sa3設定成以S9所計算之作為A膜之實際速率Sb1的0.38nm/秒。在此種情況下，若是在暫定時間t3=210.5秒之間進行成膜時，理論上，應該會形成目標膜厚T3之80nm的SiO2 薄膜(C膜)。然而，藉由利用膜厚監視裝置200的膜厚監視可發現，當在此時間點下的實際膜厚T0達76nm的情況下，實際速率Sb3係形成為(76/210.5)=0.36nm/秒。由於相對於80nm尚缺少4nm，因此殘於時間t1’(4/0.36)=約11.1秒，而必須以實際速率Sb3在剩下的11.1秒間持續成膜。藉此，才開始將80nm之SiO2 薄膜形成在B膜上。
《S34》第4層
如圖1～圖3及圖8所示，在S34中，開始第4層的成膜(D膜，第2薄膜)。此種處理係與S14同様，在成膜處理區域40及反應處理區域60中進行。使用的靶材49a、49b係在第2層之成膜之際產生下陷。
當由控制裝置300給予成膜處理區域40之濺鍍開始指示時，便開始進行成膜處理。控制裝置300係為，對於交流電源43及高頻電源89送出分別將交流電壓施加至轉發器44及匹配箱87的指示。藉由該濺鍍開始的指示，開始第4層的濺鍍作業。
在本實施形態中，雖將D膜以目標膜厚T4進行成膜，但由於所使用的靶材49a、49b上產生下陷，因而造成即便是固定濺鍍電極側的輸出，可預測到相對於下陷前的成膜速率(暫定速率Sa2)仍會造成成膜速率的降低。在此，於本實施形態中，為將記憶在S19中之B膜成膜之際的實際上的成膜速率(實際速率Sb2)設為暫定速率Sa4，利用該速率而計算用以成膜目標膜厚T4之所需的時間t4，控制在該時間之間成膜。該t4的計算係相當於將B膜設為“第1薄膜”，將D膜設為“第2薄膜”時之本發明的“必要時間計算工程”。t4係為，可將T4除以Sb2來進行計算。從而，控制裝置300進行控制，使得於D膜成膜之際，以暫定速率Sa4(與在S19所記憶之B膜的實際速率Sb2相同)且僅以t4的時間來進行成膜，且前進至S37。
其結果，在每次進行旋轉筒13的旋轉，反覆進行於成膜處理區域40中之濺鍍處理以及於反應處理區域60中之氧化處理。該等動作於預定之成膜時間t4之間反覆地進行，藉此，於基板S上之C膜的表面複數次積層的中間薄膜，形成在理論上具有目標膜厚T4之薄膜(相當於第4層之D膜)。
《S37》
在S37中，控制裝置300係使朝電極41a、41b的電力供給或是濺鍍氣體的流入停止。藉此，在結束第4層之成膜的同時，在持續旋轉筒13之旋轉的狀態下前進至S44。
例如，當將作為第4層之80nm(目標膜厚T4)的Nb2 O5 薄膜形成於C膜上的情況下，將暫定速率Sa4設定成以S19所計算之作為B膜之實際速率Sb2的0.38nm/秒。在此種情況下，若是在暫定時間t4=210.5秒之間進行成膜時，理論上，應該會形成目標膜厚T4之80nm的Nb2 O5 薄膜(D膜)。然而，藉由利用膜厚監視裝置200的膜厚監視可發現，當在此時間點下的實際膜厚T0達76nm的情況下，實際速率Sb4係形成為(76/210.5)=0.36nm/秒。由於相對於80nm尚缺少4nm，因此殘餘時間t4’係為(4/0.36)=約11.1秒，而必須以實際速率Sb4在剩下的11.1秒間持續成膜。藉此，才開始將80nm之Nb2 O5 薄膜形成在C膜上。
《S44》第5層
在S44中，開始第5層的成膜(E膜。將C膜設為第1薄膜時，則為第2薄膜)。該種處理係與S4、S24相同的，在成膜處理區域20及反應處理區域60進行。所使用的靶材29a、29b係在第1層，第3層之各個成膜中更加產生下陷狀態。
當由控制裝置300給予成膜處理區域20之濺鍍開始指示時，便開始進行成膜處理。控制裝置300係為，對於流電源23及高頻電源89送出分別將交流電壓施加至轉發器24及匹配箱87的指示。藉由該濺鍍開始的指示，開始第3層的濺鍍作業。
在本實施形態中，雖將E膜以目標膜厚T5進行成膜，但是相較於C膜成膜時的情況，由於所使用的靶材29a、29b上再度產生有下陷現象，因而造成即便是固定濺鍍電極側的輸出，可預測到相對於下陷前的成膜速率(暫定速率Sa3。相當於A膜之實際速率Sb1。)仍會造成成膜速率的降低。在此，於本實施形態中，為將在S28所計算之C膜成膜之際的實際上的成膜速率(實際速率Sb3)設定為暫定速率Sa5，利用該速率而計算用以成膜目標膜厚T5之所需的時間t5，此時，在該時間之間，控制成用以進行成膜。該t5的計算係相當於將C膜設為“第1薄膜”，將E膜設為“第2薄膜”時之本發明的“必要時間計算工程”。t5係為，可將T5除以Sb3來進行計算。從而，控制裝置300進行控制，使得於E膜成膜之際，以暫定速率Sa5(與在S29所記憶之C膜的實際速率Sb3相同)且僅以t5的時間來進行成膜，且前進至S47。
其結果，在每次旋轉筒13進行旋轉時，便反覆進行在成膜處理區域20中之濺鍍處理以及在反應處理區域60中之氧化處理。藉由將其於預定的成膜時間t5之間反覆進行處理，而在基板S上的D膜表面上複數次積層的中間薄膜，形成理論上之具有目標膜厚T5的薄膜(相當於第5層之E膜)。
《S47》
在S47中，控制裝置300係停止朝電極21a、21b之電力供給或是濺鍍氣體的流入。藉此，結束第5層的成膜，進而結束全部的成膜作業。
例如，當將作為第5層之80nm(目標膜厚T5)的SiO2 薄膜形成於D膜上的情況下，將暫定速率Sa5設定成以S29所計算之作為C膜之實際速率Sb3的0.36nm/秒。在此種情況下，若是在暫定時間t3=221.6秒之間進行成膜時，理論上，應該會形成目標膜厚T5之80nm的SiO2 薄膜(E膜)。然而，藉由利用膜厚監視裝置200的膜厚監視可發現，當在此時間點下的實際膜厚T0達76nm的情況下，實際速率Sb5係形成為(76/221.6)=0.34nm/秒。由於相對於80nm尚缺少4nm，因此殘餘時間t5’係為(4/0.34)=約11.8秒，而必須以實際速率Sb5在剩下的11.8秒間持續成膜。藉此，才開始將80nm之SiO2 薄膜形成在D膜上。
如上述說明，若藉由本實施形態，將以目標膜厚T1形成第1層之A膜的實際速率Sb1設定成形成在B膜上之C膜形成的暫定速率Sa3，依據該種暫定速率以及C膜的目標膜厚T3，計算在C膜形成之際所需的成膜時間t3，在該時間t3之間進行C膜的成膜。此外，將以目標膜厚T2形成第2層之B膜的實際速率Sb2設定成形成在C膜上之D膜形成的暫定速率Sa4，依據該種暫定速率以及D膜的目標膜厚T4，計算D膜形成之際的所需成膜時間t4，進行在該時間t4間之D膜的成膜。再者，將以目標膜厚T3形成第3層之C膜的實際速率Sb3設定成形成在D膜上之E膜形成的暫定速率Sa5，依據該種暫定速率以及E膜的目標膜厚T5，計算在E膜形成之際所需的成膜時間t5，在該時間t5之間進行E膜的成膜。因此，可省下因測試成膜所造成之成膜的浪費，而可提升成膜效率。
如前所述，通常當靶材產生下陷時，將無法獲得所預定的成膜速率，進而降低該成膜速率。
在本實施形態中，由薄膜形成的初期階段(SiO2 膜與Nb2 O5 膜之成膜的第1、第2層)計算實際速率Sb1、Sb2，將其反映在後續(第3、4層之SiO2 膜與Nb2 O5 膜，以及第5層之SiO2 膜)之薄膜形成的成膜速率中，不過，亦可從薄膜形成之第2層以後(例如，對A膜而言為C膜以後)開始實際速率的計算，將其反映在後續之薄膜形成的成膜速率中。
1．．．濺鍍裝置(薄膜形成裝置)
11．．．真空容器
12、14、16．．．區隔壁
13．．．旋轉筒(旋轉機構；基體維持機構)
132．．．時間點檢測用反射板
17．．．馬達
S．．．基板
S0．．．監控板
20、40．．．成膜處理區域
濺鍍源
21a、21b、41a、41b．．．磁控濺鍍電極
23；43．．．交流電源
24；44．．．轉發器
29a、29b、49a、49b．．．靶材
濺鍍用氣體供給機構
26、46．．．反應性氣體泵
28、48．．．惰性氣體泵
25、27、45、47．．．流量控制器
60．．．反應處理區域
80．．．電漿源
81．．．殼體
83．．．誘電體板
85a、85b．．．天線
87．．．匹配箱
89．．．高頻電源
反應處理用氣體供給機構
66．．．反應性氣體泵
68．．．惰性氣體泵
65、67．．．流量控制器
200．．．膜厚監視裝置(膜厚監視機構)
202．．．複合光纖集束體
204．．．投光側光纖集束體
206．．．受光側光纖集束體
208．．．光源
210．．．光電轉換元件
212．．．控制器
214．．．聚光透鏡
220．．．時間點感測器
及
300．．．控制裝置(控制機構)
【圖1】圖1所示係有關本實施形態之由上面觀察濺鍍裝置之局部橫剖面圖。
【圖2】圖2所示係沿著圖1之II-II線局部縱剖面圖。
【圖3】圖3所示為在圖1之薄膜形成裝置中所採用的膜厚監視裝置之構成例的機能方塊圖。
【圖4】圖4所示係為本實施形態之薄膜形成處理(第1層)流程之流程圖。
【圖5】圖5所示係為進行圖4之S6的判定時之光量變化曲線之參考例的示意圖。
【圖6】圖6所示係為本實施形態之薄膜形成處理(第2層)流程之流程圖。
【圖7】圖7所示係為本實施形態之薄膜形成處理(第3層)流程之流程圖。
【圖8】圖8所示係為本實施形態之薄膜形成處理(第4層與第5層)流程之流程圖。
【圖9】圖9所示係為說明因靶材下陷而形成之靶材與成膜對象之間之距離關係的參考圖。

Claims (4)

  1. 一種薄膜形成方法，在濺鍍靶材、且維持於基體維持機構並旋轉的基體上，以目標膜厚形成第1薄膜之後，再濺鍍第1薄膜形成中所使用的靶材，以目標膜厚形成與第1薄膜相同組成之作為其他薄膜的第2薄膜，其特徵在於：具有下列工程：膜厚監視工程，朝前述基體供給薄膜原料，一面形成第1薄膜，一面監視該第1薄膜的膜厚；停止工程，當前述第1薄膜之膜厚到達目標膜厚的時間點下，停止前述薄膜原料的供給；實際時間取得工程，係取得實際成膜時間之資訊，該實際成膜時間之資訊係為，由前述薄膜原料之開始供給至停止為止所需之實際的成膜時間；實際速度計算工程，係計算實際成膜速度，為依據前述實際成膜時間計算形成第1薄膜之實際的成膜速度；必要時間計算工程，為依據前述實際成膜速度，計算將第2薄膜要形成至目標膜厚的所需成膜時間之必要時間；而在將第2薄膜形成至目標膜厚之際，以前述實際成膜速度開始成膜，且直到經過前述必要時間為止，朝前述基體供給薄膜原料。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄膜形成方法，其中，在前述膜厚監視工程中，監視前述第1薄膜之光學膜厚。
  3. 如申請專利範圍第2項之薄膜形成方法，其中，使用光反射式之膜厚監視裝置。
  4. 一種薄膜形成裝置，用於在濺鍍靶材、且於基體上以目標膜厚形成第1薄膜後，再度濺鍍第1薄膜形成中所使用的靶材，以目標膜厚形成與第1薄膜相同組成之作為其他薄膜的第2薄膜，其特徵在於：具有下列機構：基體維持機構，設置在真空容器內部，形成在將軸線作為中心可旋轉之旋轉機構的旋轉方向側面上，并支撐前述基體；濺鍍機構，使用相同靶材，分別將前述第1薄膜及前述第2薄膜形成為目標膜厚；膜厚監視機構，係監視前述第1薄膜之膜厚；控制機構，為取得實際成膜時間之資訊，該實際成膜時間之資訊係為，利用前述濺鍍機構而在形成第1薄膜之際之由薄膜原料供給開始至停止為止所需實際之成膜時間，依據該實際成膜時間而計算將第1薄膜形成為目標膜厚之實際的成膜速度之實際成膜速度，且依據該實際成膜速度而計算將第2薄膜形成為目標膜厚之所需成膜時間之必要時間，調整第2薄膜的成膜條件；前述控制機構係為，當將第2薄膜形成為目標膜厚之際，進行控制使得以前述實際成膜速度開始進行成膜，且直到經過前述必要時間為止，朝向前述基體供給薄膜原料。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014038090A1 (ja) * 2012-09-10 2014-03-13 株式会社シンクロン 測定装置及び成膜装置
CN104870683B (zh) * 2012-12-18 2018-08-31 株式会社爱发科 成膜方法和成膜装置
KR102169017B1 (ko) * 2014-01-10 2020-10-23 삼성디스플레이 주식회사 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법
JP6227014B2 (ja) * 2014-02-04 2017-11-08 株式会社アルバック 薄膜製造装置、薄膜製造方法
EP3396016A4 (en) * 2015-12-24 2019-08-28 Konica Minolta, Inc. FILM-EDITING DEVICE AND FILM-EDGING PROCESS
KR20210016036A (ko) * 2019-03-12 2021-02-10 가부시키가이샤 알박 성막 방법
JP6959966B2 (ja) * 2019-09-10 2021-11-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 成膜装置および成膜方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03107456A (ja) * 1989-09-22 1991-05-07 Hitachi Ltd 成膜装置
TW200920862A (en) * 2007-09-21 2009-05-16 Ulvac Inc Thin film forming device, method for measuring film thickness and film thickness sensor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443906A (ja) * 1990-06-11 1992-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学的膜厚モニタ装置
JPH08120447A (ja) * 1994-10-24 1996-05-14 Hitachi Metals Ltd スパッタ成膜方法
JP3624476B2 (ja) * 1995-07-17 2005-03-02 セイコーエプソン株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
US5911858A (en) * 1997-02-18 1999-06-15 Sandia Corporation Method for high-precision multi-layered thin film deposition for deep and extreme ultraviolet mirrors
JPH11121444A (ja) * 1997-10-08 1999-04-30 Oki Electric Ind Co Ltd 絶縁膜形成装置および絶縁膜形成方法
JP3306394B2 (ja) 1999-11-02 2002-07-24 株式会社シンクロン 膜厚測定装置および膜厚測定方法
JP3528955B2 (ja) * 1999-12-24 2004-05-24 株式会社ニコン 光学素子の設計方法及び製造方法並びに光学素子
JP3774353B2 (ja) * 2000-02-25 2006-05-10 株式会社シンクロン 金属化合物薄膜の形成方法およびその形成装置
JP2001342563A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Olympus Optical Co Ltd 光学薄膜の膜厚制御方法及び膜厚制御装置
US6798499B2 (en) * 2001-07-18 2004-09-28 Alps Electric Co., Ltd. Method of forming optical thin films on substrate at high accuracy and apparatus therefor
US7247345B2 (en) * 2002-03-25 2007-07-24 Ulvac, Inc. Optical film thickness controlling method and apparatus, dielectric multilayer film and manufacturing apparatus thereof
JP4034979B2 (ja) * 2002-03-25 2008-01-16 株式会社アルバック 光学膜厚制御方法及び光学膜厚制御装置並びに該光学膜厚制御方法を用いて作製した誘電体薄膜
JP4766846B2 (ja) * 2004-07-09 2011-09-07 株式会社シンクロン 薄膜形成方法
JP4806268B2 (ja) * 2006-02-10 2011-11-02 株式会社シンクロン 薄膜形成装置および薄膜形成方法
JP4487264B2 (ja) * 2006-06-26 2010-06-23 旭硝子株式会社 スパッタ装置及びスパッタ成膜方法
US8864958B2 (en) * 2007-03-13 2014-10-21 Jds Uniphase Corporation Method and sputter-deposition system for depositing a layer composed of a mixture of materials and having a predetermined refractive index
JP5271261B2 (ja) * 2007-05-15 2013-08-21 東洋アルミニウム株式会社 炭素被覆アルミニウム材とその製造方法
JP5078813B2 (ja) * 2008-09-09 2012-11-21 株式会社シンクロン 薄膜形成方法及び薄膜形成装置
JP2010138463A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 K2 Technology Kk 光学薄膜製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03107456A (ja) * 1989-09-22 1991-05-07 Hitachi Ltd 成膜装置
TW200920862A (en) * 2007-09-21 2009-05-16 Ulvac Inc Thin film forming device, method for measuring film thickness and film thickness sensor

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Publication number Publication date
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