(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間に亘って安定して所望の膜厚及び膜質の膜を成膜対象物に形成可能なスパッタリング装置及び膜の製造方法の提供。【解決手段】推定部２０１は、受光部１０８にて受けた光の強度Ｉに対応する成膜速度Ｒ１を第１の周期で推定し、推定部２０２は、電源の出力電力ＰＷ及び反応性ガスの流量ＱＯ２を取得し、シミュレーションにより、第１の周期よりも長い第２の周期で、成膜速度Ｒ２を推定し、補正部２０３は、成膜速度Ｒ２を推定したタイミングの後であって、次の周期で成膜速度Ｒ２を推定するタイミングの前に推定した成膜速度Ｒ１を、推定した成膜速度Ｒ２を用いて補正し、ＰＩＤ制御部２０４は、補正後の成膜速度Ｒが目標成膜速度Ｒ＊に近づくように、反応性ガスの流量及び電源の出力を制御するスパッタリング装置１００。【選択図】図１
2018076558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜対象物及びターゲットが配置されるチャンバと、
前記チャンバの内部に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、
前記チャンバの内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記ターゲットに電力を供給して前記チャンバの内部にプラズマを発生させ、前記プラズマ中の前記不活性ガスのイオンを前記ターゲットに衝突させる電源と、
前記プラズマが発する光を受ける受光部と、
光の強度と成膜速度との対応関係に基づき、前記受光部にて受けた光の強度を示す情報から第１の成膜速度を第１の周期で推定し、
前記反応性ガスの流量を示す情報を取得し、前記反応性ガスの流量を示す情報を用いて、前記チャンバの内部における前記反応性ガスの収支のモデルに基づくシミュレーションを行うことで、前記第１の周期よりも長い第２の周期で、第２の成膜速度を推定し、
前記第２の成膜速度を推定したタイミングの後であって、次の周期で前記第２の成膜速度を推定するタイミングの前に推定した前記第１の成膜速度を、推定した前記第２の成膜速度を用いて補正し、
補正後の前記第１の成膜速度が目標成膜速度に近づくように、前記反応性ガスの流量、前記不活性ガスの流量及び前記電源の出力のうち少なくとも１つを制御する制御部と、を備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の成膜速度及び前記第２の成膜速度と、補正データとを対応付けた対応関係に基づき、推定した前記第２の成膜速度、及び前記第２の成膜速度を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した前記第１の成膜速度を用いて前記補正データを求め、前記補正データを用いて前記第１の成膜速度を補正することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の成膜速度を推定する毎に前記補正データを更新することを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記補正データが係数であり、
前記制御部は、前記係数を前記第１の成膜速度に乗算することで、前記第１の成膜速度を補正することを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記制御部は、更に前記電源の出力を示す情報を取得し、更に前記電源の出力を示す情報を用いて前記シミュレーションを行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記チャンバの内部から排気するポンプと、
前記チャンバの内部の圧力を測定する圧力計と、を更に備え、
前記制御部は、更に前記ポンプの排気速度を示す情報及び前記圧力を示す情報を取得し、更に前記排気速度を示す情報及び前記圧力を示す情報を用いて前記シミュレーションを行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記受光部は、前記チャンバの内部に露出する部分を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記チャンバの内部に露出する部分がレンズであることを特徴とする請求項７に記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
前記モデルが拡張ベルグモデルであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】
前記制御部は、補正後の前記第１の成膜速度が目標成膜速度に近づくように、前記反応性ガスの流量を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項１１】
前記制御部は、補正後の前記第１の成膜速度が目標成膜速度に近づくように、前記反応性ガスの流量及び前記電源の出力を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項１２】
成膜対象物及びターゲットが配置されたチャンバの内部に反応性ガス及び不活性ガスを供給し、電源により前記ターゲットに電力を供給して前記チャンバの内部にプラズマを発生させ、前記プラズマ中の前記不活性ガスのイオンを前記ターゲットに衝突させ、成膜対象物に膜を形成する膜の製造方法であって、
光の強度と成膜速度との対応関係に基づき、受光部にて受けた光の強度から第１の成膜速度を第１の周期で推定し、
前記反応性ガスの流量を示す情報を取得し、前記反応性ガスの流量を示す情報を用いて、前記チャンバの内部における前記反応性ガスの収支のモデルに基づくシミュレーションを行うことで、前記第１の周期よりも長い第２の周期で、第２の成膜速度を推定し、
前記第２の成膜速度を推定したタイミングの後であって、次の周期で前記第２の成膜速度を推定するタイミングの前に推定した前記第１の成膜速度を、推定した前記第２の成膜速度を用いて補正し、
補正後の前記第１の成膜速度が目標成膜速度に近づくように、前記反応性ガスの流量、前記不活性ガスの流量及び前記電源の出力のうち少なくとも１つを制御することを特徴とする膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応性スパッタリングにより成膜対象物に膜を形成するスパッタリング装置、及び膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜対象物に化合物膜を形成する方法として、反応性スパッタリングが知られている。反応性スパッタリングでは、反応性ガス及び不活性ガスを真空チャンバの内部に供給し、不活性ガスのイオンをターゲット材に衝突させるスパッタリング現象により成膜対象物に反応性ガスとターゲット材との化合物膜を形成する。例えば酸化膜を形成する場合、反応性ガスとして酸素ガスを用いる。
【０００３】
反応性スパッタリングには、成膜速度や膜質の異なる金属状態、遷移状態及び化合物状態の３つの状態がある。化合物状態は、反応性状態とも呼ばれている。反応性ガスはターゲット表面上の原子と反応し、ターゲットの表面は化合物で被覆される。化合物状態では、ターゲットの表面の化合物化は十分であるが、成膜速度は遅い。金属状態では、ターゲットの表面の化合物化は不十分であるが、成膜速度は速い。遷移状態では、ターゲットの表面が化合物と金属とが混在し、化合物状態に比べて成膜速度は速いが、反応性ガスの流量などの成膜条件が僅かに変動しただけで、成膜速度が大きく変動し、不安定な状態である。
【０００４】
遷移状態での成膜制御方法としては、プラズマエミッションモニタ制御、即ちＰＥＭ制御が知られている。ＰＥＭ制御は、プラズマの発光をモニタリングし、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御により安定した成膜を行う方法である。
【０００５】
特許文献１には、真空チャンバの内部に成膜対象物とは別にモニタ基板を配置し、光学式膜厚計によりモニタ基板に形成された膜厚を測定し、膜厚測定結果により成膜対象物の膜厚を推定する方法が提案されている。特許文献１では、光学式膜厚計に入射するプラズマ光が外乱となるため、プラズマ光を測定するプラズマ光測定器を真空チャンバの内部に配置し、光学式膜厚計の測定結果を補正している。また、プラズマ光により推定する方法以外の推定方法として、特許文献２には、非特許文献１に示すような、反応性ガスの収支のモデル、例えば拡張ベルグモデルに基づくシミュレーションにより、成膜速度を推定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５８８０８号公報
【特許文献２】特開２００５−３１４７９５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａ．Ｐｆｌｕｇ、Ｂ．Ｓｚｙｓｚｋａ、Ｖ．Ｓｉｔｔｉｎｇｅｒ、およびＪ．Ｎｉｅｍａｎｎ：「高度大面積光学的コーティングのためのプロセス・シミュレーション」（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ）、２００３年、真空コーター学会（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｏａｔｅｒｓ）、第４６回年次技術会議議事録、２００３年、２４１〜２４７ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１では、長時間に亘って成膜を行った場合、プラズマ光測定器に膜が付着するため、付着した膜がプラズマ光を吸収又は反射することになり、プラズマ光測定器にて取得する光の強度が減衰する場合があった。よって、正確な膜厚を測定するには、頻繁にプラズマ測定器を交換又は膜の除去等のメンテナンスを行わなければならず、メンテナンス周期が短くなるという問題があった。
【０００９】
一方、反応性ガスの収支のモデルに基づくシミュレーションにより成膜速度を推定する特許文献２の方法では、精度よく成膜速度を推定できるが、一回当たりの推定計算に時間がかかる。反応性スパッタリングでは、真空チャンバの内部の状態がわずかに変化するだけで成膜速度が大きく変化するため、成膜速度の推定計算に時間を要してしまうと、制御が安定せず、成膜対象物に所望の膜厚又は膜質の膜が形成されない問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、長期間に亘って安定して所望の膜厚及び膜質の膜を成膜対象物に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスパッタリング装置は、成膜対象物及びターゲットが配置されるチャンバと、前記チャンバの内部に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、前記チャンバの内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記ターゲットに電力を供給して前記チャンバの内部にプラズマを発生させ、前記プラズマ中の前記不活性ガスのイオンを前記ターゲットに衝突させる電源と、前記プラズマが発する光を受ける受光部と、光の強度と成膜速度との対応関係に基づき、前記受光部にて受けた光の強度を示す情報から第１の成膜速度を第１の周期で推定し、前記反応性ガスの流量を示す情報を取得し、前記反応性ガスの流量を示す情報を用いて、前記チャンバの内部における前記反応性ガスの収支のモデルに基づくシミュレーションを行うことで、前記第１の周期よりも長い第２の周期で、第２の成膜速度を推定し、前記第２の成膜速度を推定したタイミングの後であって、次の周期で前記第２の成膜速度を推定するタイミングの前に推定した前記第１の成膜速度を、推定した前記第２の成膜速度を用いて補正し、補正後の前記第１の成膜速度が目標成膜速度に近づくように、前記反応性ガスの流量、前記不活性ガスの流量及び前記電源の出力のうち少なくとも１つを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、長期間に亘って安定して所望の膜厚及び膜質の膜を成膜対象物に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係るスパッタリング装置を示す説明図である。
【図２】第１実施形態に係るコントローラを示すブロック図である。
【図３】反応性ガスの流量に対する成膜速度の関係を示す図である。
【図４】第２の成膜速度の推定に用いるモデルを説明するための模式図である。
【図５】（ａ）は第１実施形態における補正処理の一例を説明するための図である。（ｂ）は第１実施形態における補正処理の別の例を説明するための図である。（ｃ）は第１実施形態における補正処理のさらに別の例を説明するための図である。
【図６】第１実施形態における第１の成膜速度及び第２の成膜速度と、係数との対応関係を示すテーブルの説明図である。
【図７】第２実施形態に係るスパッタリング装置を示す説明図である。
【図８】第１の成膜速度と第２の成膜速度を推定したシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るスパッタリング装置を示す説明図である。第１実施形態において、スパッタリング装置１００は、第１実施形態ではＤＣマグネトロンスパッタリング装置である。スパッタリング装置１００は、反応性スパッタリングにより、成膜対象物であるレンズ基板Ｗの表面に反射防止膜等の薄膜を形成する。スパッタリング装置１００によってレンズ基板Ｗの表面に薄膜を形成することにより、最終品であるレンズ、又はレンズの中間品等の成膜品が製造される。
【００１６】
スパッタリング装置１００は、真空に減圧されるチャンバ、即ち真空チャンバ１０１と、コントローラ２００とを備えている。真空チャンバ１０１の内部には、ターゲット１０２及びレンズ基板Ｗが配置される。ターゲット１０２は、膜材であり、例えばＳｉである。レンズ基板Ｗは、ターゲット１０２に対向して配置される。ターゲット１０２には、磁石１１５が設けられている。レンズ基板Ｗは、真空チャンバ１０１の内部に配置されたホルダ１１７に保持される。
【００１７】
ターゲット１０２には、スパッタ電源である電源１０３が接続されている。この電源１０３は、直流のパルス電源であり、ターゲット１０２をカソードとし、真空チャンバ１０１をアノードとするものである。
【００１８】
真空チャンバ１０１には、反応性ガスの流量を制御する流量制御装置１０４と、反応性ガスを真空チャンバ１０１内に導入するガス導入ライン１０６とを有する反応性ガス供給部１１１が接続されている。即ち、流量制御装置１０４と真空チャンバ１０１とがガス導入ライン１０６で接続されている。なお、流量制御装置１０４には、反応性ガスの供給源である不図示のガスボンベが接続されている。
【００１９】
流量制御装置１０４は、マスフローコントローラであり、コントローラ２００から入力を受けた反応性ガスの目標流量ＱＯ２＊に従ってガス導入ライン１０６を通過する反応性ガスの流量を制御する。ガス導入ライン１０６は、レンズ基板Ｗとターゲット１０２の間であってターゲット１０２近傍に配置されたリング状の管１２１を有しており、管１２１に等間隔で設けられた複数の孔から均一に反応性ガスが噴き出される。このような構成の反応性ガス供給部１１１により真空チャンバ１０１の内部に反応性ガスが供給される。反応性ガスは、レンズ基板Ｗに化合物の膜を形成するためのガスである。形成する膜が例えばＳｉＯ２などの酸化物膜の場合、反応性ガスはＯ２ガスである。
【００２０】
また、真空チャンバ１０１には、不活性ガスの流量を制御する流量制御装置１０５と、不活性ガスを真空チャンバ１０１内に導入するガス導入ライン１０７とを有する不活性ガス供給部１１２が接続されている。即ち、流量制御装置１０５と真空チャンバ１０１とがガス導入ライン１０７で接続されている。なお、流量制御装置１０５には、不活性ガスの供給源である不図示のガスボンベが接続されている。流量制御装置１０５は、マスフローコントローラであり、コントローラ２００から入力を受けた不活性ガスの目標流量ＱＡｒ＊に従ってガス導入ライン１０７を通過する不活性ガスの流量を制御する。ガス導入ライン１０７は、レンズ基板Ｗとターゲット１０２との間であってターゲット１０２近傍に配置されたリング状の管１２２を有しており、管１２２に等間隔で設けられた複数の孔から均一に不活性ガスが噴き出される。このような構成の不活性ガス供給部１１２により真空チャンバ１０１の内部に不活性ガスが供給される。不活性ガスは、真空チャンバ１０１内でプラズマを発生させるためのガスであり、例えばＡｒガスである。
【００２１】
反応性ガスが流量制御装置１０４により真空チャンバ１０１の内部に導入されると、反応性ガスがターゲット１０２の原子と反応してターゲット１０２の表面に化合物の膜が形成される。不活性ガスの導入中に、電源１０３の出力電力がターゲット１０２に供給されると、真空チャンバ１０１の内部、具体的にはターゲット１０２の前方に放電が発生する。発生した放電により不活性ガスがイオン化、即ちプラズマが発生する。プラズマ中の不活性ガスのイオンがターゲット１０２に衝突して、ターゲット１０２の表面をスパッタする。不活性ガスのイオンによってスパッタされた粒子は、ターゲット１０２の前方に放出され、レンズ基板Ｗに膜を形成する。
【００２２】
真空チャンバ１０１の内部には、プラズマが発する光を受ける受光部１０８が配置されている。受光部１０８は、真空チャンバ１０１の内部に露出する部分であるレンズ１３１と、レンズ１３１を通過した光を電気信号に変換する受光センサ１３２と、レンズ１３１及び受光センサ１３２を保持する筐体１３３とを有している。
【００２３】
真空チャンバ１０１には、真空チャンバ１０１の内部から気体を排気するポンプ１０９と、真空チャンバ１０１の内部の圧力、即ち真空圧を測定する圧力計１１０と、が設けられている。圧力計１１０は真空計である。ポンプ１０９、圧力計１１０、受光部１０８、電源１０３及び流量制御装置１０４，１０５は、コントローラ２００に信号線で接続されている。
【００２４】
コントローラ２００は、受光部１０８から、信号線を通じて、光の強度であるプラズマ発光強度を示す情報、即ち光強度Ｉを取得する。また、コントローラ２００は、ポンプ１０９、圧力計１１０、電源１０３及び流量制御装置１０４から、信号線を通じて、レンズ基板Ｗに成膜する際の成膜条件を示す情報を電気信号として取得する。第１実施形態では、成膜条件を示す情報は、ポンプ１０９の排気速度を示す情報である排気速度ＱＰ、圧力計１１０の圧力を示す情報である圧力ＰＶ、電源１０３の出力を示す情報、及び反応性ガスの流量を示す情報である流量ＱＯ２を含んでいる。
【００２５】
具体的に説明すると、コントローラ２００は、信号線を通じて、ポンプ１０９から排気速度ＱＰを取得する。また、コントローラ２００は、信号線を通じて、圧力計１１０から圧力ＰＶを取得する。また、コントローラ２００は、信号線を通じて、電源１０３から電源１０３の出力を示す情報、第１実施形態では電源１０３の出力電力を示す情報である出力電力ＰＷを電気信号として取得する。また、コントローラ２００は、信号線を通じて、流量制御装置１０４から反応性ガスの流量ＱＯ２を電気信号として取得する。
【００２６】
図２は、第１実施形態に係るコントローラ２００を示すブロック図である。コントローラ２００は、制御部としてのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２５１を備えている。また、コントローラ２００は、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２５２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）２５３、及びＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）２５４を備えている。また、コントローラ２００は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）２５５を備えている。
【００２７】
ＣＰＵ２５１には、ＲＯＭ２５２、ＲＡＭ２５３、ＨＤＤ２５４及びインタフェース２５５が、バスを介して接続されている。ＲＯＭ２５２には、ＣＰＵ２５１を動作させる基本プログラムが格納されている。ＲＡＭ２５３は、ＣＰＵ２５１の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
【００２８】
ＨＤＤ２５４は、ＣＰＵ２５１の演算処理結果や外部から取得した設定データ等を記憶する記憶装置であると共に、ＣＰＵ２５１に、各種演算処理、即ち膜の製造方法の各工程を実行させるためのプログラム２６０を記録するものである。
【００２９】
ＣＰＵ２５１は、電源１０３及び流量制御装置１０４，１０５の出力を制御する。具体的には、ＣＰＵ２５１は、光強度Ｉ及び成膜条件を示す情報ＱＰ，ＰＶ，ＰＷ，ＱＯ２に基づき成膜速度Ｒを求める。そして、ＣＰＵ２５１は、成膜速度Ｒを目標成膜速度Ｒ＊に近づける、電源１０３の目標出力電力ＰＷ＊及び反応性ガスの目標流量ＱＯ２＊を求める。ＣＰＵ２５１は、目標出力電力ＰＷ＊を電気信号として電源１０３に送信し、目標流量ＱＯ２＊を電気信号として流量制御装置１０４に送信する。電源１０３は、出力電力を目標出力電力ＰＷ＊に制御し、流量制御装置１０４は、反応性ガスの流量を目標流量ＱＯ２＊に制御する。このように、ＣＰＵ２５１は、成膜速度Ｒが目標成膜速度Ｒ＊に近づくように、反応性ガスの流量、及び電源１０３の出力である出力電力をフィードバック制御する。なお、ＣＰＵ２５１は、成膜速度Ｒから膜厚を推定し、推定した膜厚が目標膜厚に達するまで、成膜処理を行う。
【００３０】
また、ＣＰＵ２５１は、目標流量を示す情報である目標流量ＱＡｒ＊を電気信号として流量制御装置１０５に送信する。流量制御装置１０５は、不活性ガスの流量を目標流量ＱＡｒ＊に制御する。目標流量ＱＡｒ＊は、放電が安定する流量値とする。放電が安定するとは、アーク放電などの異常放電が起きないことを意味する。なお、目標成膜速度Ｒ＊、目標流量ＱＡｒ＊及び目標膜厚の各値は、ユーザ等により予め設定される一定値である。
【００３１】
ＣＰＵ２５１は、ＨＤＤ２５４に記録されたプログラム２６０に従って動作することにより、図１に示す、第１の推定部である推定部２０１、第２の推定部である推定部２０２、補正部２０３及びＰＩＤ制御部２０４として機能する。ＨＤＤ２５４には、目標成膜速度Ｒ＊、目標流量ＱＡｒ＊及び目標膜厚のデータが格納されている。
【００３２】
なお、ＣＰＵ２５１の数は、１つでもよいが、推定部２０１と推定部２０２とをそれぞれ独立して機能させるため、即ち推定部２０１と推定部２０２とで並行して演算ができるように、複数であってもよい。また、ＣＰＵ２５１のコアの数も、１つでもよいが複数であってもよい。
【００３３】
インタフェース２５５は、受光部１０８、ポンプ１０９、圧力計１１０、電源１０３、流量制御装置１０４，１０５が接続され、光強度Ｉ及び成膜条件を示す情報ＱＰ，ＰＶ，ＰＷ，ＱＯ２を電気信号として入力を受ける。インタフェース２５５は、入力を受けた電気信号を、必要に応じてＣＰＵ２５１にて処理可能な電気信号に変換する。
【００３４】
図３は、反応性ガスの流量に対する成膜速度の関係を示す図である。図３を用いて反応性スパッタリングにおける反応性ガスの流量と成膜速度との関係について説明する。反応性スパッタリングでは、ターゲット１０２の表面状態として、成膜速度や膜質の異なる３つの状態が存在する。３つの状態は、金属状態、化合物状態、及び金属状態と化合物状態との間の遷移状態である。この３つの状態が存在する原因は、反応性ガスがターゲット１０２の表面の原子と反応し、ターゲット１０２の表面が化合物で被覆されることにある。
【００３５】
化合物状態は、図３中のガス流量領域ＱＩＩＩであり、ターゲット１０２の表面の化合物を維持するのに十分な量の反応性ガスが存在する状態である。この化合物状態の場合、十分に反応が進み化学量論比を満足する化合物を得やすいが、他の２つの状態に比べ成膜速度が遅い。ターゲット１０２の表面の化合物膜の結合力やターゲット材料と化合物膜との結合力は、金属などのターゲット材料の結合力よりも強い。これらの結合を切り、ターゲット１０２をスパッタして化合物をたたき出すには、より多くのエネルギーが必要になるため、化合物のスパッタ率は金属のスパッタ率よりも低くなり、その結果、成膜速度が遅くなる。
【００３６】
金属状態は、図３中のガス流量領域ＱＩであり、ターゲット１０２の表面を化合物化するのに十分な量の反応性ガスが存在せず、ターゲット１０２の表面が化合物よりも金属の割合が高い状態である。その結果、成膜速度は化合物状態よりも速くなるが、形成される薄膜は、反応が十分に進んでいない金属的なものとなる。したがって、必要な膜機能が実現できないことが多い。
【００３７】
遷移状態は、図３中のガス流量領域ＱＩＩであり、化合物状態と金属状態との中間にあたる量の反応性ガスが存在する状態である。ターゲット１０２の表面は部分的に化合物が形成され、化合物と金属とが混在する。そのため、成膜速度は化合物状態よりも速くなるが、不安定な状態である。
【００３８】
図３のＡ点にあたる化合物状態から反応性ガスの流量を減少させる場合を考える。Ｂ点までは、ターゲット１０２の表面は化合物で被覆されている。ガス流量領域ＱＩＩでは、ターゲット１０２の表面の化合物がスパッタされて金属表面が出現したとしても、金属表面はすぐに反応性ガスと反応して再び化合物で被覆される。Ｂ点よりさらに反応性ガス流量を減少させると、ターゲット１０２の表面に出現する金属表面を化合物化するのに必要な反応性ガス量が不足する。すると化合物スパッタだけではなく、金属表面から金属スパッタも始まる。金属スパッタにより生じた金属粒子は、導入している反応性ガスの一部と反応する。そのため、ターゲット１０２の金属表面の反応に使用される反応性ガスがさらに不足する。その結果、急激にターゲット１０２の表面の金属状態の割合が高くなり、破線のように化合物状態のＢ点から金属状態のＤ点に移行する。金属状態から反応性ガスの流量を増加させる場合にも同様に急激な状態変化が起こり、破線に沿って金属状態のＣ点から化合物状態のＡ点に移行する。結果として、反応性スパッタリングでは、反応性ガスの流量と成膜速度との関係がヒステリシス曲線となる。第１実施形態では、化合物状態よりも成膜速度の速い遷移状態において、プラズマエミッションモニタ制御、即ちＰＥＭ制御にて成膜を行う。
【００３９】
推定部２０１は、ＰＥＭ制御として、光強度Ｉにより第１の成膜速度である成膜速度Ｒ１を推定する。すなわち、推定部２０１は、受光部１０８にて受けた光の光強度Ｉに応じた成膜速度Ｒ１を求める。具体的に説明すると、図２に示す記憶部であるＨＤＤ２５４には、予め、光の強度と成膜速度との対応関係が記憶されている。この対応関係は、取得した光強度Ｉに乗算する変換係数である。推定部２０１は、取得した光強度Ｉに、ＨＤＤ２５４から読み出した変換係数を乗算することで、成膜速度Ｒ１を求める。成膜速度Ｒ１は、成膜速度を示す情報、即ち値である。
【００４０】
なお、光の強度と成膜速度との対応関係は、光の強度と、光の強度に対応付けられた成膜速度とのテーブルであってもよい。この場合、推定部２０１は、テーブルを参照して、取得した光強度Ｉに対応付けられている成膜速度のデータを読み出せばよい。以上の変換係数又はテーブルは、予め実験又はシミュレーションにより求めて、ＨＤＤ２５４に記憶させておけばよい。
【００４１】
このように、推定部２０１は、受光部１０８にて受けた光の光強度Ｉに対応する成膜速度Ｒ１を推定する。この方法により、高速に成膜速度Ｒ１を演算することが可能である。推定部２０１は、成膜速度Ｒ１を周期的に推定する。即ち、推定部２０１は、成膜速度Ｒ１を第１の周期である周期Ｔ１で推定する。この周期Ｔ１は、一定でなくてもよいが、第１実施形態では一定であるものとする。例えば周期Ｔ１は１０［ｍｓｅｃ］である。
【００４２】
受光部１０８のレンズ１３１は、真空チャンバ１０１の内部に露出する部分である。したがって、レンズ１３１には、レンズ基板Ｗに成膜する毎にターゲット１０２から放出される粒子が着膜する。レンズ１３１に形成された膜において、プラズマ光が吸収又は反射する。よって、受光部１０８が受光する光の光強度Ｉは、レンズ１３１に着膜する前と比較して減衰する。光強度Ｉの減衰により、推定部２０１が推定する成膜速度Ｒ１は、成膜する毎に、実際の成膜速度に対する誤差が増加する。
【００４３】
推定部２０２は、排気速度ＱＰ、圧力ＰＶ、出力電圧Ｖｗ、出力電流Ｉｗ、及び反応性ガスの流量ＱＯ２を取得する。推定部２０２は、これら情報を用いて、真空チャンバ１０１の内部における反応性ガスＯ２の収支のモデルに基づくシミュレーションを行うことで、第２の成膜速度である成膜速度Ｒ２を推定する。すなわち、推定部２０２は、プラズマ光ではなく、成膜条件を示す情報ＱＰ，ＰＶ，ＰＷ，ＱＯ２に応じた成膜速度Ｒ２をコンピュータシミュレーションにより求める。成膜速度Ｒ２は、成膜速度を示す情報、即ち値である。
【００４４】
反応性ガスＯ２の収支のモデルについて説明する。図４は、第２の成膜速度の推定に用いるモデルを説明するための模式図である。図４に示すように、反応性ガスＯ２の収支は、真空チャンバ１０１の内部に供給される流量ＱＯ２、ターゲット１０２にて消費される流量ＱＴ、レンズ基板Ｗにて消費される流量ＱＳ、排出される流量ＱＰを用いて、ＱＯ２＝ＱＴ＋ＱＳ＋ＱＰで表される。真空チャンバ１０１の容量、ターゲット１０２の面積などの装置固有のパラメータもモデルに含まれている。推定部２０２は、成膜条件を示す情報ＱＰ，ＰＶ，ＰＷ，ＱＯ２を取得し、ターゲット１０２へのＯ２の付着率、ターゲット１０２で発生するプラズマのエネルギーレベルなどを演算して反応性ガスＯ２の収支を求め、この演算結果から成膜速度Ｒ２を求める。以上、推定部２０２は、真空チャンバ１０１の内部における反応性ガスＯ２の収支のモデルに基づくシミュレーションを行うことで成膜速度Ｒ２を推定する。
【００４５】
この推定部２０２における成膜速度Ｒ２の推定に用いるモデルの一例として、例えば非特許文献１に記載の拡張ベルグモデルが挙げられる。なお、成膜速度Ｒ２の推定に用いるモデルとして、非特許文献１に記載の拡張ベルグモデル以外のモデルを用いてもよい。
【００４６】
推定部２０２により推定される成膜速度Ｒ２は、成膜速度Ｒ１よりも実際の成膜速度に近い。つまり、推定部２０２は、レンズ１３１への着膜の影響を受けずに、推定部２０１よりも正確に成膜速度を計算することができる。しかし、推定部２０２の推定処理は、推定部２０１の推定処理に比べて計算量が多い。よって、推定部２０１により成膜速度Ｒ１を推定する周期Ｔ１よりも長い第２の周期である周期Ｔ２で、成膜速度Ｒ２を推定することになる。この周期Ｔ２は、一定でなくてもよいが、第１実施形態では一定であるものとする。例えば周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長い１００［ｍｓｅｃ］である。
【００４７】
不安定な遷移状態で所望の膜厚及び膜質の膜をレンズ基板Ｗに形成するためには、周期Ｔ１で高速に成膜速度Ｒを演算して、反応性ガスの流量、及びターゲット１０２に供給する電源１０３の出力電力を制御する方がよい。そこで、補正部２０３は、周期Ｔ２で推定した成膜速度Ｒ２を用いて、周期Ｔ２よりも短い周期Ｔ１で推定したそれぞれの成膜速度Ｒ１を補正することで、周期Ｔ１毎に成膜速度Ｒを求める。
【００４８】
ＰＩＤ制御部２０４は、成膜速度Ｒが目標成膜速度Ｒ＊に近づくように、反応性ガスの流量、及びターゲット１０２に供給する電源１０３の出力、つまり出力電力をフィードバック制御する。第１実施形態では、ＰＩＤ制御部２０４は、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御を行うが、ＰＩＤ制御に限定するものではなく、例えばＰ制御、ＰＩ制御等であってもよい。
【００４９】
補正部２０３の補正処理について具体的に説明する。図５（ａ）は、第１実施形態における補正処理の一例を説明するための図である。図５（ａ）に示すように、推定部２０１は、周期Ｔ１で成膜速度Ｒ１１，…，Ｒ１２１，…を推定する。推定部２０２は、周期Ｔ１よりも長い周期Ｔ２で成膜速度Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，…を推定する。
【００５０】
図５（ａ）の例では、成膜速度Ｒ１１を推定したタイミングと成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングとが同一である。また、成膜速度Ｒ１１１を推定したタイミングと成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングとが同一である。また、成膜速度Ｒ１２１を推定したタイミングと成膜速度Ｒ２３を推定したタイミングとが同一である。
【００５１】
よって、第１実施形態では、補正部２０３は、成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングの後であって、次の周期で成膜速度Ｒ２２を推定するタイミングの前に推定した成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１０を、推定した成膜速度Ｒ２１を用いて補正する。同様に、補正部２０３は、成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングの後であって、次の周期で成膜速度Ｒ２３を推定するタイミングの前に推定した成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２０を、推定した成膜速度Ｒ２２を用いて補正する。
【００５２】
具体的には、補正部２０３は、推定した成膜速度Ｒ２１と、成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１１とから補正データである係数Ｋ１を求め、係数Ｋ１を用いて成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１０を補正する。同様に、補正部２０３は、推定した成膜速度Ｒ２２と、成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１１１とから補正データである係数Ｋ２を求め、係数Ｋ２を用いて成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２０を補正する。
【００５３】
第１実施形態では、成膜速度Ｒ１，Ｒ２と、成膜速度Ｒ１，Ｒ２に対応付けられた補正データである係数Ｋとの対応関係が、図２に示すＨＤＤ２５４に予め記憶されている。図６は、第１実施形態における第１の成膜速度及び第２の成膜速度と、補正データとの対応関係を示すテーブルの説明図である。図６に示すように、成膜速度Ｒ１，Ｒ２と、成膜速度Ｒ１，Ｒ２に対応付けられた係数Ｋとの対応関係は、テーブルＴＡである。テーブルＴＡは、ＨＤＤ２５４に格納されている。ＣＰＵ２５１、即ち補正部２０３は、テーブルＴＡを参照して、推定した成膜速度Ｒ１，Ｒ２から係数Ｋを求める。なお、係数Ｋは、成膜速度Ｒ１を成膜速度Ｒ２に近づける倍率、即ち減衰率であり、０＜Ｋ≦１である。
【００５４】
具体的に説明すると、補正部２０３は、図５（ａ）において成膜速度Ｒ１１と成膜速度Ｒ２１とから、テーブルＴＡを用いて係数Ｋ１を求める。その後、補正部２０３は、成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１０を推定する度に、係数Ｋ１を成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１０に乗算することで成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１０を補正し、補正後の成膜速度Ｒを得る。推定部２０２が成膜速度Ｒ２１を推定した次の周期で成膜速度Ｒ２２を推定した時には、補正部２０３は、成膜速度Ｒ１１１と成膜速度Ｒ２２とから、テーブルＴＡを用いて係数Ｋ２を求める。その後、補正部２０３は、成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２０を推定する度に、係数Ｋ２を成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２０に乗算することで成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２０を補正し、補正後の成膜速度Ｒを得る。
【００５５】
つまり、補正部２０３は、成膜速度Ｒ２の演算結果の入力を受けたとき、係数Ｋを求め、係数Ｋを示す情報を図２に示すＲＡＭ２５３等に一時的に記憶保持させる。そして、補正部２０３は、推定部２０１が成膜速度Ｒ１を算出する毎に、ＲＡＭ２５３等に記憶保持させた係数Ｋを用いて、成膜速度Ｒ１の補正を行う。補正部２０３は、推定部２０２が成膜速度Ｒ２を求める毎に、ＲＡＭ２５３等に記憶保持させた係数Ｋを更新する。
【００５６】
なお、図５（ａ）の例では、成膜速度Ｒ１１と成膜速度Ｒ２１とが同時に推定される。このため、成膜速度Ｒ１１と成膜速度Ｒ２１を推定したときには、ＰＩＤ制御部２０４にてフィードバック制御に用いる成膜速度Ｒは、成膜速度Ｒ２１、又は成膜速度Ｒ１１に係数Ｋ１を乗算した結果のいずれであってもよい。成膜速度Ｒ１１１と成膜速度Ｒ２２とを同時に推定した場合ついても同様である。
【００５７】
ここで、図５（ａ）に示すように、成膜速度Ｒ１１と成膜速度Ｒ２１とが同一のタイミングで推定されるとは限らない。成膜速度Ｒ１１１及び成膜速度Ｒ２２についても同様である。図５（ｂ）は、第１実施形態における補正処理の別の例を説明するための図である。図５（ｃ）は、第１実施形態における補正処理のさらに別の例を説明するための図である。
【００５８】
図５（ｂ）に示す例では、補正部２０３は、推定した成膜速度Ｒ２１、及び成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１１を用いて係数Ｋ１を求め、係数Ｋ１を用いて成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１１を補正する。成膜速度Ｒ１１は、成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングの直前のタイミングで推定した成膜速度Ｒ１である。
【００５９】
同様に、補正部２０３は、推定した成膜速度Ｒ２２、及び成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１１１を用いて係数Ｋ２を求め、係数Ｋ２を用いて成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２１を補正する。成膜速度Ｒ１１１は、成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングの直前のタイミングで推定した成膜速度Ｒ１である。
【００６０】
図５（ｃ）に示す例では、補正部２０３は、推定した成膜速度Ｒ２１、及び成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１２を用いて係数Ｋ１を求め、係数Ｋ１を用いて成膜速度Ｒ１２〜Ｒ１１１を補正する。成膜速度Ｒ１２は、成膜速度Ｒ２１を推定したタイミングの直後のタイミングで推定した成膜速度Ｒ１である。
【００６１】
同様に、補正部２０３は、推定した成膜速度Ｒ２２、及び成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１１２を用いて係数Ｋ２を求め、係数Ｋ２を用いて成膜速度Ｒ１１２〜Ｒ１２１を補正する。成膜速度Ｒ１１２は、成膜速度Ｒ２２を推定したタイミングの直後のタイミングで推定した成膜速度Ｒ１である。
【００６２】
即ち、成膜速度Ｒ２を推定したタイミングに近接するタイミングで推定した成膜速度Ｒ１とは、成膜速度Ｒ２を推定したタイミングと同時、直前又は直後のタイミングで推定した成膜速度Ｒ１のことである。
【００６３】
なお、成膜速度Ｒ１，Ｒ２と係数Ｋとの対応関係は、テーブルＴＡに限定するものではなく、成膜速度Ｒ１，Ｒ２を変数として係数Ｋを演算する数式であってもよい。また、テーブルＴＡ又は数式は、予めＨＤＤ２５４に記憶させておけばよい。
【００６４】
以下、テーブルＴＡの作成する一例について説明する。まず、実験用の基板を用意して、基板を真空チャンバ１０１の内部に配置して、基板に膜を形成する。基板を真空チャンバ１０１から取り出した後、不図示の光学式膜厚計で膜厚を測定し、成膜時間で除算することで、実測の成膜速度を求める。また、実験用の基板に成膜したときにも推定部２０１にて成膜速度を推定しておく。推定部２０１の推定に用いるプラズマ光の光強度Ｉは、レンズ１３１に着膜することにより減衰している。したがって、光強度の減衰率は、推定した成膜速度を実測した成膜速度で除算した値である。つまり、実測した成膜速度で推定した成膜速度を除算することで、係数が求まる。以上、推定部２０１で推定される成膜速度Ｒ１、及び実測の成膜速度、即ち推定部２０２で推定される成膜速度Ｒ２と、係数Ｋとを対応づけたテーブルＴＡが求まる。なお、真空圧や出力電圧、出力電流をテーブルに含めることにより、さらに正確な係数を算出できる。また、実験することなく、Ｋ＝Ｒ２／Ｒ１の数式を用いて係数Ｋを求めるようにしてもよいし、Ｋ＝Ｒ２／Ｒ１の数式からテーブルＴＡを予め作成しておき、テーブルＴＡを用いて係数Ｋを求めるようにしてもよい。また、補正方法は、成膜速度Ｒ１に係数Ｋを乗算する方法に限定するものではなく、成膜速度Ｒ１に係数を加算、減算又は除算する方法であってもよい。
【００６５】
以上の補正演算により、推定部２０１のみで成膜速度を求める場合と比較して、長期間に亘って安定して誤差の少ない成膜速度Ｒを短い周期Ｔ１で求めることができる。これにより、遷移状態において安定して成膜速度を制御することができ、長期間に亘って安定して所望の膜厚及び膜質の膜をレンズ基板Ｗの表面に形成することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るスパッタリング装置について説明する。図７は、第２実施形態に係るスパッタリング装置を示す説明図である。なお、第２実施形態のスパッタリング装置１００Ａにおいて、第１実施形態のスパッタリング装置１００と同様の構成については説明を省略する。
【００６７】
スパッタリング装置１００Ａは、真空チャンバ１０１、電源１０３、ポンプ１０９、圧力計１１０、反応性ガス供給部１１１、不活性ガス供給部１１２及びコントローラ２００Ａを備えている。コントローラ２００Ａの構成は、第１実施形態で説明した図２に示すコントローラ２００と同様の構成であり、演算処理が異なる。第２実施形態では、図２に示すＣＰＵ２５１が、図７に示す推定部２０１Ａ、推定部２０２Ａ、補正部２０３及びＰＩＤ制御部２０４Ａとして機能する。
【００６８】
第１実施形態ではＰＩＤ制御部２０４が、電源１０３の出力、及び反応性ガスの流量をフィードバック制御する場合について説明したが、第２実施形態では、ＰＩＤ制御部２０４Ａが、反応性ガスの流量のみをフィードバック制御する場合について説明する。即ち、コントローラ２００ＡのＣＰＵ２５１は、電源１０３の出力、具体的には出力電力を一定値に制御する。また、コントローラ２００ＡのＣＰＵ２５１は、不活性ガスの流量も一定値に制御する。
【００６９】
第２実施形態では、目標成膜速度Ｒ＊、目標出力電力ＰＷ＊、目標流量ＱＡｒ＊及び目標膜厚は、ユーザ等により予めコントローラ２００に設定される。具体的には、図２に示すＨＤＤ２５４には、目標成膜速度Ｒ＊、目標出力電力ＰＷ＊、目標流量ＱＡｒ＊及び目標膜厚のデータが格納されている。ＣＰＵ２５１は、ＨＤＤ２５４から読み出した目標出力電力ＰＷ＊を電気信号として電源１０３に送信することで、電源１０３の出力電力を目標出力電力ＰＷ＊に制御する。また、ＣＰＵ２５１は、ＨＤＤ２５４から読み出した目標流量ＱＡｒ＊を電気信号として流量制御装置１０５に送信することで、流量制御装置１０５の不活性ガスの流量を目標流量ＱＡｒ＊に制御する。
【００７０】
第２実施形態では、スパッタリング装置１００Ａは、第１実施形態で説明した受光部１０８とは異なる構成の受光部１０８Ａを備えている。受光部１０８Ａは、コリメータ１３０Ａと、分光器１４０Ａとを有する。コリメータ１３０Ａは、一部又は全部が真空チャンバ１０１の内部に配置され、分光器１４０Ａは、全部が真空チャンバ１０１の外部に配置されている。コリメータ１３０Ａと分光器１４０Ａとは、光ファイバ１５０Ａで接続されている。
【００７１】
コリメータ１３０Ａは、真空チャンバ１０１の内部に露出する部分であるレンズ１３１Ａと、光ファイバが接続されるコネクタ１３２Ａと、レンズ１３１Ａ及びコネクタ１３２Ａを保持する筐体１３３Ａとを有する。レンズ１３１Ａは、コリメートレンズである。分光器１４０Ａは、光ファイバ１５０Ａにより導かれたプラズマ光を分光分析して、プラズマ発光強度を示す情報である光強度Ｉをコントローラ２００Ａへ送信する。
【００７２】
コントローラ２００Ａの推定部２０１Ａは、光強度Ｉにより成膜速度Ｒ１を周期Ｔ１で推定する。ターゲット１０２の材料がスパッタリングにより蒸発した際に得られる発光強度は、特定の波長でピーク値となり、ターゲット１０２から放出された粒子数と比例することが一般的に知られている。第２実施形態では、推定部２０１Ａは、光強度Ｉの内、ターゲット１０２の材料がスパッタリングにより蒸発した際に発生する発光強度を示す光強度を用いて、比例関係から成膜速度Ｒ１を推定する。
【００７３】
コリメータ１３０Ａのレンズ１３１Ａには、成膜する毎にターゲット１０２から放出される粒子が着膜する。着膜した膜により、吸収と反射が行われ、コリメータ１３０Ａが取得するプラズマ発光は、着膜する前と比べ減衰する。光強度の減衰により、推定部２０１Ａが推定する成膜速度Ｒ１は、成膜する毎に実際の成膜速度に対する誤差が増加する。
【００７４】
推定部２０２Ａは、電源１０３から、電源１０３の出力を示す情報として、電源１０３の出力電流を示す情報である出力電流ＩＷ、及び出力電圧を示す情報である出力電圧ＶＷを取得する。即ち、電源１０３の出力を示す情報は、第１実施形態では電源１０３の出力電力ＰＷであったが、第２実施形態では電源１０３の出力電流ＩＷ及び出力電圧ＶＷである。また、流量制御装置１０４から反応性ガスの流量ＱＯ２、ポンプ１０９から排気速度ＱＰ、圧力計１１０から圧力ＰＶを取得する。
【００７５】
推定部２０２Ａは、第１実施形態と同様のシミュレーションを行うことにより、成膜速度Ｒ２を周期Ｔ２で推定する。すなわち、推定部２０２Ａは、プラズマ光ではなく、成膜条件を示す情報ＱＰ，ＰＶ，ＩＷ，ＶＷ，ＱＯ２に応じた成膜速度Ｒ２を求める。
【００７６】
補正部２０３は、第１実施形態と同様、周期Ｔ２で推定した成膜速度Ｒ２を用いて、周期Ｔ２よりも短い周期Ｔ１で推定したそれぞれの成膜速度Ｒ１を補正することで、周期Ｔ１毎に成膜速度Ｒを求める。
【００７７】
ＰＩＤ制御部２０４Ａは、成膜速度Ｒが目標成膜速度Ｒ＊に近づくように、反応性ガスの流量をフィードバック制御する。なお、第２実施形態では、ＰＩＤ制御部２０４Ａは、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御を行うが、ＰＩＤ制御に限定するものではなく、例えばＰ制御、ＰＩ制御等であってもよい。
【００７８】
目標成膜速度Ｒ＊を０．３５［ｎｍ／ｓｅｃ］とし、レンズ基板Ｗ上に膜を形成したときに推定部２０１Ａにおいて推定される成膜速度Ｒ１の変化をシミュレーションした。また、推定部２０２Ａにおいて推定される成膜速度Ｒ２の変化もシミュレーションした。
【００７９】
図８は、成膜速度Ｒ１と成膜速度Ｒ２を推定したシミュレーション結果を示すグラフである。図８において、成膜速度Ｒ１を破線で示し、成膜速度Ｒ２を実線で示している。成膜速度Ｒ１は、時間が経過するに連れ、目標成膜速度Ｒ＊から大きくずれたが、成膜速度Ｒ２は、時間が経過しても、目標成膜速度Ｒ＊である０．３５［ｎｍ／ｓｅｃ］に対し、±１０［％］以内に収まった。そして、補正後の成膜速度Ｒも、０．３５［ｎｍ／ｓｅｃ］に対し、±１０［％］以内に収まった。以上のシミュレーション結果により、成膜速度Ｒ１を成膜速度Ｒ２で補正することで、成膜速度Ｒ１よりも精度のよい成膜速度Ｒが得られることがわかった。したがって、長期間に亘って安定して所望の膜厚及び膜質を基板に形成することが可能となる。
【００８０】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
【００８１】
第１実施形態では制御部のフィードバック制御として、ＣＰＵ２５１が反応性ガスの流量及び電源の出力を制御する場合について説明し、第２実施形態ではＣＰＵ２５１が反応性ガスの流量のみを制御する場合について説明した。しかし、本発明は、これらのフィードバック制御に限定するものではない。例えば、制御部が不活性ガスの流量のみを制御する場合、又は電源の出力のみを制御する場合であってもよい。また、制御部が反応性ガスの流量と不活性ガスの流量を制御する場合、不活性ガスの流量と電源の出力を制御する場合、又は不活性ガスの流量と反応性ガスの流量と電源の出力を制御する場合であってもよい。即ち、制御部は、補正後の成膜速度Ｒが目標成膜速度Ｒ＊に近づくように、反応性ガスの流量、不活性ガスの流量及び電源の出力のうち少なくとも１つを制御すればよい。
【００８２】
また、第１、第２実施形態では、制御部は、電源の出力の制御として、電源の出力電力を制御する場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、制御部は、電源の出力電圧又は出力電流を制御する場合であってもよいし、電源の出力電圧及び出力電流を制御する場合であってもよい。また、制御部は、電源の出力電圧及び出力電力を制御する場合、電源の出力電流及び出力電力を制御する場合、電源の出力電圧、出力電流及び出力電力を制御する場合であってもよい。即ち、制御部は、電源の出力電圧、出力電流及び出力電力のうち少なくとも１つを制御すればよい。
【００８３】
また、制御部は、モデルを用いた成膜速度Ｒ２の推定に、電源１０３の出力を示す情報として、第１実施形態では出力電力を示す情報を取得し、第２実施形態では出力電流を示す情報及び出力電圧を示す情報を取得する場合について説明した。しかし、本発明は、これらに限定するものではない。例えば、制御部は、電源の出力を示す情報として電源の出力電圧を示す情報のみを取得する場合であってもよいし、電源の出力電流のみを示す情報を取得する場合であってもよい。また、制御部は、電源の出力を示す情報として、電源の出力電圧を示す情報及び電源の出力電力を示す情報を取得する場合であってもよいし、電源の出力電流を示す情報及び電源の出力電力を示す情報を取得する場合であってもよい。さらにまた、制御部は、電源の出力を示す情報として、電源の出力電圧を示す情報、電源の出力電流を示す情報及び電源の出力電力を示す情報を取得する場合であってもよい。即ち、制御部は、電源の出力電力、出力電圧及び出力電流の情報うち少なくとも１つの情報を取得すればよい。
【００８４】
また、第１実施形態ではレンズ１３１が真空チャンバ１０１の内部に露出する部分であり、第２実施形態ではレンズ１３１Ａが真空チャンバ１０１の内部に露出する部分である場合について説明したが、これらに限定するものではない。例えば真空チャンバ１０１に開口を形成し、開口を塞ぐように透明な窓部材を配置して、真空チャンバ１０１の外部において窓部材に対向するようにレンズ１３１又はレンズ１３１Ａを配置してもよい。この場合、窓部材が受光部において真空チャンバの内部に露出する部分となる。また、筐体１３３，１３３Ａを真空チャンバ１０１の内部に配置し、レンズ１３１，１３１Ａの光入射側に窓部材を配置してもよい。この場合も、窓部材が受光部において真空チャンバの内部に露出する部分となる。
【００８５】
また、上記実施形態では、スパッタリング装置が、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置である場合について説明したが、これに限定するものではない。例えばＤＣスパッタリング装置、ＲＦスパッタリング装置、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置等、種々のスパッタリング装置に適用可能である。
【００８６】
また、上記実施形態では、ターゲット１０２としてＳｉを用いた場合について説明したが、Ｓｉに限定するものではなく、種々の金属を用いることができる。例えば、ターゲットとして、Ｎｂ、Ｙ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｂｉなどを用いることができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、反応性ガスとしてＯ２ガスを用いた場合について説明したが、Ｏ２ガスに限定するものではなく、種々の反応性ガスを用いることができる。例えば、反応性ガスとして、Ｎ２、Ｏ３、ＣＯ２ガスなどを用いることができる。
【００８８】
また、上記実施形態では、キャリアガスとしての不活性ガスとしてＡｒガスを用いた場合について説明したが、Ａｒガスに限定するものではなく、種々の不活性ガスを用いることができる。例えば、不活性ガスとして、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎガスなどを用いることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、記憶部がＨＤＤ２５４である場合について説明したが、これに限定するものではない。記憶部が例えばＵＳＢメモリやメモリカード、ＳＳＤなど、どのような記憶装置であってもよい。また、記憶部がコントローラに内蔵の記憶装置に限らず、コントローラに外付けされる記憶装置であってもよい。
【００９０】
本発明は、上記実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１００…スパッタリング装置、１０１…真空チャンバ（チャンバ）、１０２…ターゲット、１０３…電源、１０８…受光部、１０９…ポンプ、１１０…圧力計、１１１…反応性ガス供給部、１１２…不活性ガス供給部、２５１…ＣＰＵ（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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