(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度で、かつ、工程期間短くして、成膜を可能とする成膜方法およびＥＢ−ＰＶＤ装置を提供する。【解決手段】蒸発源３からの蒸発粒子を被成膜対象に蒸着させて成膜する成膜方法であって、当該方法は、所定波長の光に基づいた被成膜対象の反射率をベースにした上記成膜膜の相対反射率が上記成膜膜の膜厚変化に応じて変化する関係を示す検量線データを得るステップと、上記成膜膜へ光を入射および反射させることで上記相対反射率を測定するステップと、上記検量線データと上記測定した相対反射率とから上記成膜膜の膜厚を演算するステップと、演算により得た膜厚を上記成膜膜の膜厚制御にフィードバックするステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを蒸着原料に照射し、この照射により蒸着原料から発生する蒸発粒子を被成膜対象に蒸着させることで被成膜対象上に成膜する成膜方法であって、
当該方法は、
所定波長の光に基づいた被成膜対象での反射率をベースとした上記被成膜対象上に成膜した膜上での相対反射率が上記膜の膜厚変化に応じて変化する関係を示す検量線データを得るステップと、
上記膜へ光を入射および反射させることで上記相対反射率を測定するステップと、
上記検量線データと上記測定した相対反射率とから上記膜の膜厚を演算するステップと、
演算により得た膜厚を上記膜の膜厚制御にフィードバックするステップと、
を含むことを特徴とする、成膜方法。
【請求項２】
蒸発源に電子ビームを照射し、この照射により蒸発源から蒸発した蒸発粒子を被成膜対象に蒸着させて成膜する電子ビーム物理蒸着装置であって、
所定波長の光に基づいた被成膜対象での反射率をベースとして、上記被成膜対象上に成膜した膜での相対反射率が上記膜の膜厚変化に応じて変化する関係を示す検量線データを記憶する手段と、
上記膜へ光を入射および反射させることで上記相対反射率を測定する反射率測定手段と、
上記検量線データと上記測定した相対反射率とから上記膜の膜厚を演算する演算手段と、
電子ビームの照射を制御して膜厚制御すると共に上記演算手段により演算して得た膜厚を上記膜厚制御にフィードバックする成膜制御手段と、
を含むことを特徴とする電子ビーム物理蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム物理蒸着（ＥＢ−ＰＶＤ）装置を用いて、被成膜対象に成膜する方法、およびＥＢ−ＰＶＤ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＢ−ＰＶＤ装置は、周知されるように、高真空チャンバ内において高エネルギーの電子ビーム（ＥＢ)を蒸着原料に照射することで該蒸着原料を加熱蒸気化させ、その蒸気化により生成した蒸発粒子（成膜成分）を基板等の被成膜対象表面に蒸着させることにより成膜を行う装置である（特許文献１）。
【０００３】
このＥＢ−ＰＶＤ装置においては、例えば基板上に蒸着成膜していく場合、水晶振動子膜厚計を用いて蒸着膜厚を測定し、その測定結果からリアルタイム（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で当該膜厚を制御して成膜することが行われる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３４６４号公報
【特許文献２】特開２００７−０３１８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水晶振動子膜厚計では、直接的に膜厚を測定するのではなく、質量を測定し、その測定した質量と密度とから膜厚換算するという膜厚測定であるために、膜厚が極く薄くなると、膜厚測定の誤差が大きくなるうえに、同一膜厚であっても膜質によりその測定値が変わるという不具合がある。
【０００６】
一方、基板への入射光と反射光との反射率に基づいて膜厚を測定する反射率膜厚測定装置では、上記水晶振動子膜厚計固有の不具合が無い。
【０００７】
しかしながら、従来の反射率膜厚測定装置では、膜厚測定時には、被成膜対象である基板をＥＢ−ＰＶＤ装置の高真空チャンバ外に搬出する必要があり、成膜中膜厚計測（リアルタイム計測）ができなかったため高精度膜厚制御が難しく、また、膜厚計測後に高真空チャンバに搬入して成膜を再開するというごとく、成膜工程に余分に長くかかる。
【０００８】
したがって、本発明により解決すべき課題は、ＥＢ−ＰＶＤ装置で成膜中の反射率膜厚測定方法において、基板等の被成膜対象を高真空チャンバ外に搬出させる必要もなく、成膜中膜厚計測による計測結果に基づいて膜厚制御を行うことで、高精度で、かつ、工程期間短くして、成膜を可能とする成膜方法を提供すると共に、および、そうした成膜方法を実施できるＥＢ−ＰＶＤ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による成膜方法は、電子ビームを蒸着原料に照射し、この照射により蒸着原料から発生する蒸発粒子を被成膜対象に蒸着させることで被成膜対象上に成膜する成膜方法であって、当該方法は、所定波長の光に基づいた被成膜対象での反射率をベースとして上記被成膜対象上に成膜した膜（成膜膜）での反射率を換算してなる相対反射率が上記成膜膜の膜厚変化に応じて変化する関係を示す検量線データを得るステップと、上記膜へ光を入射および反射させることで上記相対反射率を測定するステップと、上記検量線データと上記測定した相対反射率とから上記成膜膜の膜厚を演算するステップと、演算により得た膜厚を上記成膜膜の膜厚制御にフィードバックするステップと、を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、ＥＢ−ＰＶＤ装置で成膜中において、膜質のいかんにかかわらず同一膜厚では同一測定結果を得て、リアルタイムで高精度に成膜膜の膜厚を高精度に制御して成膜することができる。
【００１１】
本発明によるＥＢ−ＰＶＤ装置は、蒸着原料に電子ビームを照射し、この照射により蒸着原料から蒸発した蒸発粒子を被成膜対象に蒸着させて成膜するＥＢ−ＰＶＤ装置であって、所定波長の光に基づいた被成膜対象での反射率をベースとして上記被成膜対象上に成膜した膜（成膜膜）での反射率を換算してなる相対反射率が上記成膜膜の膜厚変化に応じて変化する関係を示す検量線データを記憶する手段と、上記成膜膜へ光を入射および反射させることで上記相対反射率を測定する反射率測定手段と、上記検量線データと上記測定した相対反射率とから上記成膜膜の膜厚を演算する演算手段と、電子ビームの照射を制御して成膜膜の膜厚を制御すると共に上記演算手段により演算して得た膜厚を上記膜厚制御にフィードバックする成膜制御手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のＥＢ−ＰＶＤ装置では、成膜中において、膜質のいかんにかかわらず同一膜厚では同一測定結果を得て、リアルタイムで高精度に成膜膜の膜厚を高精度に制御して成膜することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、膜質のいかんにかかわらず、極く薄い膜の成膜でもリアルタイムで高精度に膜厚制御して成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるＥＢ−ＰＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１のＥＢ−ＰＶＤ装置の内部ブロック構成を示す図である。
【図３】図３は、被成膜対象である基板に対する入射、反射を示す図である。
【図４】図４は、横軸に膜厚、縦軸に相対反射率をとる検量線データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るＥＢ−ＰＶＤ装置における成膜方法を説明する。
【００１６】
図１を参照して実施の形態のＥＢ−ＰＶＤ装置１は、図示略の高真空チャンバを備える。高真空チャンバ内の下方には蒸発源３が配置されている。蒸発源３は、その内部に、Ａｌ等の蒸着原料５が収納されている。
【００１７】
蒸発源３は、その内部の蒸着原料５に対して、電子ビーム照射部７から高エネルギーの電子ビーム９が照射されるようになっている。高真空チャンバ内の上方には被成膜対象である基板１１がサポート１３に支持されて配置されている。
【００１８】
蒸発源３内の蒸着原料５は、電子ビーム９の照射により、加熱蒸気化される。この加熱蒸気化された蒸着原料５は蒸発粒子として矢印１５で示すように基板１１表面に蒸着する。
【００１９】
基板１１の下方左右両側に発光ダイオード等からなる投光部１７と受光トランジスタＴＲ１等からなる受光部１９とが配置されている。投光部１７は所定波長の光を入射光２１として基板１１上の被成膜面１１ａに向けて投光し、受光部１９は、その入射光２１の基板１１の被成膜面１１ａでの反射光２３を受光する。
【００２０】
図２を参照してＥＢ−ＰＶＤ装置１の内部回路を説明すると、成膜制御部２５は、ＣＰＵからなり、ＥＢ−ＰＶＤ装置全体の成膜動作を制御するようになっている。成膜制御部２５は図示略のＲＯＭに記憶されている成膜プログラムに従い、装置全体の成膜を制御することができるようになっている。
【００２１】
投光駆動部２７は、成膜制御部２５により動作を制御されて投光部１７を駆動して入射光２１を基板１１に向けて出射駆動させるようになっている。
【００２２】
受光入力部２９は、受光部１９が受光した反射光２３の受光動作信号を入力処理して成膜制御部２５に出力する。成膜制御部２５は、その受光入力部２９の出力から受光部１９で受光された反射光２３のレベルを検出すると共に、投光部１７による基板１１の被成膜面１１ａへの入射光２１のレベルと、該被成膜面１１ａでの反射光２３のレベルとから、基板１１の被成膜面１１ａでの反射率（％）（＝反射光レベル／入射光レベルの百分率）を演算する。
【００２３】
図３（ａ）、図３（ｂ）を参照して、基板１１の被成膜面１１ａへの入射光２１と反射光２３とによる反射率と、基板１１の被成膜面１１ａに成膜が形成された場合の入射光２１と反射光２３とによる反射率とを説明すると、図３（ａ）では、基板１１の被成膜面１１ａに成膜されていない状態で、当該基板１１の被成膜面１１ａでの入射と反射とを示す。図３（ｂ）では、基板１１の被成膜面１１ａにＡｌ膜１２が成膜されている状態で、成膜１２ａでの入射と反射とを示す。この場合、例えば図３（ａ）で入射光２１は基板１１の被成膜面１１ａで１００％反射されるものではなく、基板１１の被成膜面１１ａに吸収され、また、図３（ｂ）でも、入射光２１はＡｌ膜面１２ａで１００％反射されるものではなく、Ａｌ膜１２等に吸収されたりする。
【００２４】
図２に戻って、操作部３１は、成膜にかかわる操作を行うことができる。
【００２５】
検量線データ記憶部３３は、ＲＡＭ等からなり、検量線データを記憶している。この検量線データを図４を参照して説明する。図４において、横軸は膜厚（Å）、縦軸は相対反射率（％）を示す。膜厚は基板１１の被成膜面１１ａ上に成膜された膜の膜厚である。相対反射率は、実施の形態では所定波長８５０ｎｍの光の入射と反射とに基づいた基板１１上での反射率（図３（ａ）の場合の被成膜面１１ａの反射率）を１００％とし、この１００％の反射率をベースにした基板上の成膜の反射率（図３（ｂ）の場合のＡｌ膜面１２ａの反射率）のことである。具体的には、基板１１をＳｉ基板、成膜をＡｌとした場合、Ｓｉ基板面での反射率を１００％とし、Ｓｉ基板面にＡｌ膜が成膜された場合、Ａｌ膜での反射率を相対反射率という。図４では、例えば相対反射率が１１０％では、Ａｌ膜は４０Åとなる。
【００２６】
電子ビーム制御部３５は、成膜制御部２５により制御されて、電子ビーム照射部７の照射動作を制御することができるようになっている。
【００２７】
表示部３７は、ＥＢ−ＰＶＤ装置の各種状態を表示すると共に、特に、膜厚を表示することができるようになっている。
【００２８】
以上の構成を備えたＥＢ−ＰＶＤ装置においては、以下の工程により成膜を行うことができるようになっている。
【００２９】
第１工程では、図４で示す検量線データを得る。この検量線データに関して説明する。基板１１は、Ｓｉ（シリコン）基板であり、成膜が行われるＳｉ面での第１反射率を測定する。この場合、第１反射率は、基板１１の被成膜面１１ａには成膜が無い状態で、基板１１の素材であるＳｉの表面での反射率である。このＳｉ表面は、鏡面状態とされており、この鏡面状態のＳｉ表面での反射率である。反射率は、（反射光レベル／入射光レベル）×１００（％）で求められる。入射光レベルはＳｉ表面での投光レベルであり、反射光レベルは、同Ｓｉ表面での反射光レベルである。成膜制御部２５は、投光レベルすなわち入射光レベルが既知であり、また、受光入力部２９の出力から反射光レベルを検出することができ、これら両レベルから上記演算を行うことで反射率を得ることができる。
【００３０】
次に、第２工程では、Ｓｉ基板面上にＡｌ膜を成膜する。この場合、Ａｌ膜の膜厚を測定し、その測定値に対応する第２反射率を測定する。Ａｌ膜の膜厚測定は、ＥＢ−ＰＶＤ装置から取り出して、公知の膜厚測定法で測定することができる。そして、第１反射率を１００％として、第２反射率を換算し、その換算した反射率を相対反射率とする。この場合、成膜制御部２５では、投光レベルすなわち入射光レベルが既知であり、また、受光入力部２９の出力から反射光レベルを検出することができ、これら両レベルから上記演算を行うことで第２反射率を得ることができる。それから、第１反射率を１００％として第２反射率を換算する。
【００３１】
この場合、入射光の波長は実施の形態では８５０ｎｍである。なお、投光光の波長は８５０ｎｍに限定されない。また、成膜も実施の形態ではＡｌ膜であるが、Ｆｅ膜等の他の膜でもよい。成膜制御部２５では、こうしてＡｌ膜膜厚と相対反射率とからなる検量線データを演算し、その演算した検量線データを記憶部３３に記憶させる。
【００３２】
次いで、第３工程では、成膜制御部２５は、記憶部３３が記憶する検量線データを読み出すと共に、上記演算により相対反射率をその検量線データに当てはめ、当てはめた相対反射率からそれに関係する膜厚を求める。
【００３３】
第４工程では、成膜制御部２５は、演算により得た膜厚を成膜膜の膜厚制御にフィードバックする。すなわち、成膜制御部２５は、電子ビーム制御部３５を制御して、電子ビームを強弱等に制御することで膜厚を制御する。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態では、波長が８５０ｎｍの光に基づき、基板１１面での反射率をベースにしたＡｌ膜１２面での相対反射率がＡｌ膜１２の膜厚変化に応じて変化する関係を示す検量線データを得るステップと、このＡｌ膜１２へ光を入射および反射させることで上記相対反射率を測定するステップと、上記検量線データと上記測定した相対反射率とからＡｌ膜１２の膜厚を演算するステップと、演算により得た膜厚を膜厚制御にフィードバックするステップと、を含むので、ＥＢ−ＰＶＤ装置で成膜中において、基板１１を高真空チャンバ外に搬出させる必要もなく、成膜中に膜厚計測しつつ膜厚制御を行うことができるので、高精度かつ短い工程期間で成膜することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＥＢ−ＰＶＤ装置
３  蒸発源
５  蒸着原料
７  電子ビーム照射部
１１  基板（被成膜対象）
１１ａ  被成膜面
１７  投光部
１９  受光部
２１  入射光
２３  反射光
【図１】
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【図２】
2011046987.tif 000004
【図３】
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【図４】
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