(57)【要約】【課題】蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合でも安定して膜厚を測定できる成膜装置、膜厚測定装置及び膜厚測定システムを提供する。【解決手段】蒸発源側が遮蔽されると共に蒸発源１４から気化した成膜材料の粒子が真空容器１２の内壁によって反射して水晶振動子３４に付着するようにセンサ部３０を構成し、水晶振動子３４の発振周波数を検出し、ガラス基板２２に形成される膜の膜厚に対するセンサ部３０に形成される膜の膜厚の変化率及び検出された水晶振動子３４の発振周波数に基づいてガラス基板２２上の膜厚を導出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に成膜対象物が配置され、当該成膜対象物に対して成膜を行う際に内部が真空とされる真空容器と、
前記真空容器の内部に配置され、成膜を行う際に成膜材料を気化させる蒸発源と、
前記真空容器の内部に配置され、付着した成膜材料の量に応じて発振周波数が変化する水晶振動子を有し、前記蒸発源側が遮蔽されると共に前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子が前記真空容器の内壁又は前記真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して前記水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部と、
前記水晶振動子の発振周波数を検出する検出手段と、
前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子により前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記真空容器の内壁又は前記反射板で反射した前記粒子により前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記関係情報、及び前記検出手段により検出される前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する導出手段と、
を備えた成膜装置。
【請求項２】
前記水晶振動子に対して前記粒子が反射する真空容器の内壁の反射面又は前記反射板の温度を調整する温度調整手段をさらに備え、
前記関係情報は、前記反射面又は前記反射板の温度毎の前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示すものとし、
前記導出手段は、前記記憶手段により記憶された関係情報に基づいて、前記調整手段により調整された温度での前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を求め、前記検出手段により検出された前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する
請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記関係情報は、前記反射板と前記センサ部の距離毎及び前記反射板の前記センサ部に対して前記粒子が反射する面の面積毎の前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係、又は前記水晶振動子に対して前記粒子が反射する真空容器の内壁の反射面と前記センサ部間の距離毎の前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示すものとし、
前記導出手段は、前記記憶手段により記憶された関係情報に基づいて、前記反射板と前記センサ部の距離及び前記反射板の面積、又は前記反射面と前記センサ部間の距離での前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を求め、前記検出手段により検出された前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する
請求項１又は請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
成膜を行う際に成膜材料を気化させる蒸発源から気化した成膜材料の粒子により真空容器の内部に配置された成膜対象物に形成される膜の膜厚と、前記蒸発源側が遮蔽されると共に前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子が前記真空容器の内壁又は前記真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して前記水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を記憶した記憶手段と、
前記水晶振動子の発振周波数を示す周波数情報を取得する取得手段と、
前記記憶手段に記憶された関係情報及び前記取得手段により取得される前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する導出手段と、
を備えた膜厚測定装置。
【請求項５】
内部に成膜対象物が配置され、当該成膜対象物に対して成膜を行う際に内部が真空とされる真空容器、前記真空容器の内部に配置され成膜を行う際に成膜材料を気化させる蒸発源、前記真空容器の内部に配置され付着した成膜材料の量に応じて発振周波数が変化する水晶振動子を有し前記蒸発源側が遮蔽されると共に前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子が前記真空容器の内壁又は前記真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して前記水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部、並びに前記水晶振動子の発振周波数を検出する検出手段を備えた成膜装置と、
前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子により前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記真空容器の内壁又は前記反射板で反射した前記粒子により前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を記憶した記憶手段、並びに前記記憶手段に記憶された前記関係情報及び前記検出手段により検出される前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する導出手段を備えた膜厚測定装置と、
を有する膜厚測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、膜厚測定装置及び膜厚測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸発源から成膜材料を気化させて基板上に膜を形成する成膜装置が知られている。
【０００３】
このような成膜装置において、装置内に水晶振動子を配置し、基板と共に水晶振動子にも成膜を行い、水晶振動子に付着した膜により発振周波数が低下することを利用し、発振周波数を測定することで基板上の膜厚を測定する技術が知られている。
【０００４】
ところで、水晶振動子によって検出できる薄膜の厚みには検出限界があり、その検出限界を超える厚みの膜厚は測定できない。
【０００５】
そこで、特許文献１には、膜厚測定器の水晶振動子を真空雰囲気内で加熱しながら基板表面と水晶振動子表面とに薄膜を一緒に形成させる技術が提案されている。
【０００６】
さらに、水晶振動子に対する成膜材料の飛翔方向に、成膜材料の一部を遮蔽するフィルタを設けて、水晶振動子に向って飛翔する成膜材料の一部を遮蔽する提案がなされている。このフィルタとしては、スリットなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１１１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術は、水晶振動子は温度依存性を有するため、膜厚を安定して測定できない。また、フィルタを設けた場合、蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合にフィルタが目詰まりして精度が低下し、膜厚を安定して測定できない。
【０００９】
本発明は、上記事実を考慮し、蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合でも安定して膜厚を測定できる成膜装置、膜厚測定装置及び膜厚測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明の成膜装置は、内部に成膜対象物が配置され、当該成膜対象物に対して成膜を行う際に内部が真空とされる真空容器と、前記真空容器の内部に配置され、成膜を行う際に成膜材料を気化させる蒸発源と、前記真空容器の内部に配置され、付着した成膜材料の量に応じて発振周波数が変化する水晶振動子を有し、前記蒸発源側が遮蔽されると共に前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子が前記真空容器の内壁又は前記真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して前記水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部と、前記水晶振動子の発振周波数を検出する検出手段と、前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子により前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記真空容器の内壁又は前記反射板で反射した前記粒子により前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を記憶した記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記関係情報、及び前記検出手段により検出される前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する導出手段と、を備えている。
【００１１】
本発明によれば、成膜を行う際に内部が真空とされる真空容器の内部に、成膜対象物及び成膜材料を気化させる蒸発源が配置されている。また、蒸発源側が遮蔽されると共に蒸発源から気化した成膜材料の粒子が真空容器の内壁又は真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部が真空容器の内部に配置されている。
【００１２】
また、蒸発源から気化した成膜材料の粒子により成膜対象物に形成される膜の膜厚と真空容器の内壁又は反射板で反射した粒子によりセンサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報が記憶手段に記憶されている。
【００１３】
そして、検出手段により、水晶振動子の発振周波数が検出され、導出手段により、前記記憶手段に記憶された関係情報、及び検出手段により検出される水晶振動子の発振周波数に基づいて成膜対象物上の膜厚が導出される。
【００１４】
このように、蒸発源側が遮蔽されると共に蒸発源から気化した成膜材料の粒子が真空容器の内壁又は真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して水晶振動子に付着するようにセンサ部を構成し、センサ部の水晶振動子の発振周波数を検出し、蒸発源から気化した成膜材料の粒子により成膜対象物に形成される膜の膜厚と真空容器の内壁又は反射板で反射した粒子によりセンサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報及び検出された水晶振動子の発振周波数に基づいて成膜対象物上の膜厚を導出するので、蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合でも安定して膜厚を測定できる。
【００１５】
なお、請求項１記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、前記水晶振動子に対して前記粒子が反射する真空容器の内壁の反射面又は前記反射板の温度を調整する温度調整手段をさらに備え、前記関係情報が、前記反射面又は前記反射板の温度毎の前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示すものとし、前記導出手段が、前記記憶手段により記憶された関係情報に基づいて、前記調整手段により調整された温度での前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を求め、前記検出手段により検出された前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出してもよい。
【００１６】
また、請求項１又は請求項２記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記関係情報が、前記反射板と前記センサ部の距離毎及び前記反射板の前記センサ部に対して前記粒子が反射する面の面積毎の前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係、又は前記水晶振動子に対して前記粒子が反射する真空容器の内壁の反射面と前記センサ部間の距離毎の前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示すものとし、前記導出手段が、前記記憶手段により記憶された関係情報に基づいて、前記反射板と前記センサ部の距離及び前記反射板の面積、又は前記反射面と前記センサ部間の距離での前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を求め、前記検出手段により検出された前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出してもよい。
【００１７】
一方、請求項４記載の発明の膜厚測定装置は、成膜を行う際に成膜材料を気化させる蒸発源から気化した成膜材料の粒子により真空容器の内部に配置された成膜対象物に形成される膜の膜厚と、前記蒸発源側が遮蔽されると共に前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子が前記真空容器の内壁又は前記真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して前記水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を記憶した記憶手段と、前記水晶振動子の発振周波数を示す周波数情報を取得する取得手段と、前記記憶手段に記憶された関係情報及び前記取得手段により取得される前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する導出手段と、を備えている。
【００１８】
よって、本発明は、請求項１記載の発明と同様に作用するので、蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合でも安定して膜厚を測定できる。
【００１９】
一方、請求項５記載の発明の膜厚測定システムは、内部に成膜対象物が配置され、当該成膜対象物に対して成膜を行う際に内部が真空とされる真空容器、前記真空容器の内部に配置され成膜を行う際に成膜材料を気化させる蒸発源、前記真空容器の内部に配置され付着した成膜材料の量に応じて発振周波数が変化する水晶振動子を有し前記蒸発源側が遮蔽されると共に前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子が前記真空容器の内壁又は前記真空容器の内部に設けられた反射板によって反射して前記水晶振動子に付着するように構成されたセンサ部、並びに前記水晶振動子の発振周波数を検出する検出手段を備えた成膜装置と、前記蒸発源から気化した成膜材料の粒子により前記成膜対象物に形成される膜の膜厚と前記真空容器の内壁又は前記反射板で反射した前記粒子により前記センサ部に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を記憶した記憶手段、並びに前記記憶手段に記憶された前記関係情報及び前記検出手段により検出される前記水晶振動子の発振周波数に基づいて前記成膜対象物上の膜厚を導出する導出手段を備えた膜厚測定装置と、を有する。
【００２０】
よって、本発明は、請求項１記載の発明と同様に作用するので、蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合でも安定して膜厚を測定できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、蒸着レートが高い場合や成膜する膜厚が厚い場合でも安定して膜厚を測定できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係る成膜装置の構成を示す平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る成膜装置の構成を示す側面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るセンサ部の構成を示す拡大斜視図である。
【図４】実施の形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に係る膜厚測定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施の形態に係る膜厚測定処理プログラムによる膜厚の予測値と膜厚の実測値の比較結果を示すグラフである。
【図７】第２の実施の形態に係る成膜装置の構成を示す平面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る成膜装置の構成を示す側面図である。
【図９】第２の実施の形態に係るセンサ部の構成を示す拡大斜視図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る反射板とセンサ部の距離毎の反射板の面積（半径）に応じたセンサ部に対する粒子の入射確率を示すグラフである
【図１１】第２の実施の形態に係る膜厚測定処理プログラムによる膜厚の予測値と膜厚の実測値の比較結果を示すグラフである。
【図１２】他の実施の形態に係る成膜装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
図１には、第１の実施の形態に係る成膜装置１０の構成を示す平面図が示されており、図２には、第１の実施の形態に係る成膜装置１０の構成を示す側面図が示されている。
【００２５】
本実施の形態に係る成膜装置１０は、成膜材料を蒸着させる際に真空とされる真空容器１２を備えている。真空容器１２はステンレス等の金属で構成され、不図示の真空ポンプが接続されている。
【００２６】
また、真空容器１２内部には、成膜材料を気化させる４つの蒸発源１４−１〜１４−４が底部に設けられ、当該４つの蒸発源１４−１〜１４−４の上部に、成膜対象物である基板を支持するための支持台２０が設けられている。なお、以下、４つの蒸発源１４−１〜１４−４を特に区別しない場合は蒸発源１４と記す。
【００２７】
本実施の形態では、成膜対象物を平板状のガラス基板２２としている。ガラス基板２２は、支持台２０により各蒸発源１４から所定の高さで支持される。このガラス基板２２の領域２２Ａは、膜の形成対象領域を示している。
【００２８】
各蒸発源１４は、内部に成膜材料を加熱して気化させるための不図示の抵抗加熱ヒーターが設けられている。また、各蒸発源１４は、上面に気化した成膜材料の蒸気を通過する矩形状の開口１６が設けられている。なお、蒸発源１４は抵抗加熱方式に限定されず、電子ビーム、高周波誘導、レーザーなどによる加熱を行なってもよい。加熱による気化のみならず、比較的低圧力で行なわれるイオンビームスパッタリング等による物質の気化を行なってもよい。
【００２９】
４つの蒸発源１４は、上面から見てガラス基板２２の４隅に対応して配置されており、それぞれ開口１６の長辺が中心方向となるように４５°ずつ角度を変えて配置されている。
【００３０】
また、真空容器１２内部の上部の支持台２０の脇には、膜厚を測定するためにセンサ部３０が設けられている。第１の実施の形態に係る成膜装置１０では、真空容器１２の上部壁面で反射した粒子によってセンサ部３０に膜が形成されるように、センサ部３０が上部壁面の近傍に配置されている。
【００３１】
図３には、第１の実施の形態に係るセンサ部３０を拡大した拡大斜視図が示されている。
【００３２】
センサ部３０は、略円筒形の箱状に形成されたケース３２の内部に水晶振動子３４が設けられている。ケース３２は、真空容器１２内部に突出した支持部材３６上にケース３２が上方に向かって開放された状態で配置されている。センサ部３０は、蒸発源１４側がケース３２によって遮蔽されており、真空容器１２の上部の内壁によって反射された成膜材料の粒子が水晶振動子３４に付着するように構成されている。すなわち、センサ部３０は、真空容器１２の上部壁面での粒子の反射成分をモニターしている。センサ部３０に設けられた水晶振動子３４は、真空容器１２外に設けられた後述する制御部５０（図２参照）に接続されている。
【００３３】
ここで、一般的に、気化した粒子の壁面での反射率は、反射する壁面の温度によって異なる。また、気化した粒子の壁面での反射率は、反射する壁面に膜がある程度形成されると一定の値で安定する。
【００３４】
本実施の形態に係る成膜装置１０では、真空容器１２の上部壁面の温度を制御するため、真空容器１２のセンサ部３０が配置された位置の外側にパイプ４０（図３参照）が配置されている。パイプ４０は、ポンプ４２（図２参照）と接続され、ポンプ４２は、温水タンク４４が接続されている。温水タンク４４は、制御部５０に接続されており、制御部５０からの制御により内部に貯留された水を所望温度に加熱できるように構成されている。ポンプ４２は、制御部５０に接続されており、制御部５０からの制御により温水タンク４４に貯留された水をパイプ４０内に循環させる。
【００３５】
本実施の形態では、温水タンク４４で所定の温度に加熱した水をポンプ４２によりパイプ４０内に循環させることにより真空容器１２の上部壁面の温度の所定の温度に制御することが可能とされている。
【００３６】
図４には、本実施の形態に係る制御部５０の構成を示すブロック図が示されている。
【００３７】
同図に示すように、成膜装置１０は、装置全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）１００と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１０２と、装置全体を制御する制御プログラムや後述する膜厚導出処理プログラムを含む各種プログラムが予め記憶されたＲＯＭ１０４と、各種情報を記憶するＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）１０５と、各種の操作画面を表示する液晶表示パネル等の表示装置１０６に接続されて当該表示装置１０６を制御する表示制御部１０８と、ユーザからの各種の操作指示が入力される操作パネル１１０に接続されて当該操作パネル１１０に対する操作を検出する操作入力検出部１１２と、を備えている。
【００３８】
また、制御部５０は、水晶振動子３４の発振周波数を検出するために発振周波数検出部１１４と、ポンプ４２の駆動を制御するポンプ制御部１１６と、温水タンク４４に貯留された水の温度を制御する温度制御部１１８と、を備えている。
【００３９】
発振周波数検出部１１４は、水晶振動子３４に交流電圧を印加して発振現象の検出を行っており、発振現象が発生した発振周波数を検出する。
【００４０】
ＣＰＵ１００、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０４、ＨＤＤ１０５、表示制御部１０８、操作入力検出部１１２、発振周波数検出部１１４、ポンプ制御部１１６、及び温度制御部１１８は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ１００は、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０４、及びＨＤＤ１０５へのアクセスと、表示制御部１０８を介した表示装置１０６への操作画面、各種メッセージ等の各種情報の表示の制御と、ポンプ制御部１１６を介したポンプ４２の駆動の制御と、温度制御部１１８を介した温水タンク４４に貯留された水の温度を制御とを各々行うことができる。また、ＣＰＵ１００は、操作入力検出部１１２により検出された操作情報に基づく、操作パネル１１０に対する操作内容を把握と、発振周波数検出部１１４により検出された発振周波数の把握と、を各々行なうことができる。
【００４１】
本実施の形態では、ＨＤＤ１０５に、成膜材料毎に、各温度での各蒸発源１４から気化した成膜材料の粒子によりガラス基板２２に形成される膜の膜厚に対するセンサ部３０に形成される膜の膜厚の変化率を示す変化率情報と、水晶振動子３４の発振周波数と膜厚との関係を示す膜厚情報と、を記憶している。この変化率情報は、例えば、成膜材料毎に、様々な温度でガラス基板２２を配置して成膜を行って、実際にガラス基板２２に形成される膜の膜厚とセンサ部３０に形成される膜の膜厚から求めてもよい。また、壁面の温度と壁面での反射率との関係から解析を行って求めてもよい。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る成膜装置１０の作用を説明する。
【００４３】
最初に、作業者は、支持台２０にガラス基板２２を配置せずに、操作パネル１１０に対して準備開始を指示する所定操作を行う。成膜装置１０は、操作パネル１１０に対して準備開始を指示する所定操作が行われと、図示しない真空ポンプを起動して真空容器１２内を真空排気し、各蒸発源１４から成膜材料を加熱して気化させて真空容器１２の上部壁面に膜の変化率が一定の値で安定する程度の膜の形成を行う。なお、上部壁面の膜による変化率の変化量が小さい場合は、上部壁面に予め膜を形成する準備工程を行う必要はない。
【００４４】
次に、作業者は、成膜装置１０の支持台２０にガラス基板２２を配置し、操作パネル１１０に対して成膜材料を指定して成膜開始を指示する所定操作を行う。成膜装置１０は、操作パネル１１０に対して成膜開始を指示する所定操作が行われと、温水タンク４４に貯留された水の温度を所定の温度に加熱し、所定の温度の水をパイプ４０内に循環させる。これにより、真空容器１２の上部壁面の温度が所定の温度に調整される。
【００４５】
そして、成膜装置１０は、図示しない真空ポンプを起動して真空容器１２内を真空排気し、各蒸発源１４から成膜材料を加熱して気化させ、ガラス基板２２に成膜を行う。これにより、センサ部３０には、真空容器１２の上部壁面で反射した粒子により膜が形成される。
【００４６】
本実施の形態に係る成膜装置１０は、各蒸発源１４から成膜材料を気化させてガラス基板２２に成膜を行っている際に、予め定めたタイミング毎（例えば、１分毎）にガラス基板２２に形成された膜の膜厚の測定を行う。
【００４７】
図５には、膜厚の測定を行なう際にＣＰＵ１００により実行される膜厚測定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートが示されている。なお、当該プログラムはＲＯＭ１０４の予め定められた領域に予め記憶されている。
【００４８】
ステップＳ１０では、発振周波数検出部１１４を制御して水晶振動子３４に交流電圧を印加して水晶振動子３４の発振周波数を検出する。
【００４９】
次のステップＳ１２では、ＨＤＤ１０５に記憶された膜厚情報に基づき、上記ステップＳ１０で検出された水晶振動子３４の発振周波数に対応する膜厚Ａを求める。
【００５０】
次のステップＳ１４では、ＨＤＤ１０５に記憶された変化率情報から操作パネル１１０で指定された成膜材料の所定の温度での膜厚の変化率Ｘを特定する。
【００５１】
次のステップＳ１６では、膜厚Ａ／変化率Ｘの演算を行う。
【００５２】
次のステップＳ１８では、上記ステップ１６演算の結果得られた値をガラス基板２２に形成された膜の膜厚Ｂとして表示装置１０６に表示し、処理を終了する。
【００５３】
これは、気化した成膜材料の粒子によりガラス基板２２に膜厚Ｂの膜が形成され、また、気化した成膜材料の粒子によりセンサ部３０に膜厚Ａの膜が形成されるものとした場合、膜厚Ａ／膜厚Ｂ＝変化率Ｘの関係が成り立つためである。
【００５４】
図６には、成膜装置１０の４つの蒸発源１４から同時に成膜材料としてセレンを気化させてガラス基板２２に形成された膜の膜厚を上記膜厚測定処理プログラムにより導出した予測値とガラス基板２２に形成された膜を実際に測定した実測値の比較結果が示されている。なお、図６では、比較結果を蒸着レートで示している。蒸着レートの予測値は、膜厚の予測値の１分間での変化から求めており、実線で示している。蒸着レートの実測値は、ガラス基板２２の膜厚を実際に測定し、３０分間成膜を行った後にガラス基板２２の膜厚を再度実際に測定して、３０分での膜厚の変化量／３０とした値であり、実際に測定を行った１５分時点での蒸着レートとして示している。
【００５５】
膜厚を精度が良く求めることができるため、図６に示す、蒸着レートの予測値と実測値は対応している。
【００５６】
このように本実施の形態に係る成膜装置１０は、真空容器１２の上部壁面で反射された粒子によりセンサ部３０に形成された膜の膜厚を測定し、ガラス基板２２に形成される膜の膜厚に対するセンサ部３０に形成される膜の膜厚の変化率で減算することにより、ガラス基板２２に形成された膜の膜厚を測定することができる。
【００５７】
なお、上記第１の実施の形態では、真空容器１２のセンサ部３０が配置された位置の外側にパイプ４０を配置してパイプ４０に所望の温度の水を循環させることにより、真空容器１２の上部壁面のセンサ部３０が配置された位置に対応する領域の温度を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、真空容器１２のセンサ部３０が配置された位置の外側に発熱体等を配置して温度を制御するようにしてもよい。また、パイプ４０や発熱体を真空容器１２のセンサ部３０が配置された位置の真空容器１２の壁面内部に埋め込むようにしてもよい。
【００５８】
また、上記第１の実施の形態では、センサ部３０に対して粒子が反射する反射面の温度を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、温度変化に対する膜厚の変化率の変化が小さい場合や、成膜中に真空容器１２の壁面のセンサ部３０が配置された位置に対応する領域の温度がほぼ一定となる成膜装置１０の場合、パイプ４０や発熱体を設けて温度制御を行わなくてもよい。この場合、ＨＤＤ１０５にガラス基板２２に形成される膜の膜厚に対するセンサ部３０に形成される膜の膜厚の変化率のみを記憶しておいてもよい。
【００５９】
［第２の実施の形態］
図７には、第２の実施の形態に係る成膜装置１０の構成を示す平面図が示されており、図８には、第２の実施の形態に係る成膜装置１０の構成を示す側面図が示されている。なお、第１の実施の形態（図１、図２）と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６０】
第２の実施の形態に係る成膜装置１０では、真空容器１２の壁面で反射した粒子によるセンサ部３０への影響を抑えるために、センサ部３０が壁面から所定間隔てて配置されている。また、第２の実施の形態に係るセンサ部３０は、成膜材料の粒子を反射させるための反射板３８を有している。
【００６１】
図９には、第２の実施の形態に係るセンサ部３０を拡大した拡大斜視図が示されている。
【００６２】
センサ部３０は、略円筒形の箱状に形成されたケース３２の内部に水晶振動子３４が設けられており、ケース３２が上方に向かって開放された状態で配置されている。反射板３８は、円板形状をしており、ケース３２の開放された上部で保持されるように保持部３９により支持部材３６に固定されている。すなわち、センサ部３０は、反射板３８での粒子の反射成分をモニターしている。
【００６３】
ここで、このように反射板３８を配置した場合、反射板３８の面積及び反射板３８とセンサ部３０との距離によってセンサ部３０に形成される膜の膜厚が異なる。
【００６４】
図１０には、反射板３８とセンサ部３０との距離ＳＳを５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍとした場合の円板形状の反射板３８の半径と反射板３８で反射されてセンサ部３０に入射する粒子の入射確率との関係が示されている。
【００６５】
図１０に示すように、半径が小さくほど入射確率は小さくなる。これは、半径が小さいほど反射板３８の面積が小さくなるためである。
【００６６】
また、５０ｍｍから２００ｍｍと距離ＳＳが大きくなるほど入射確率は大きくなる。これは、距離ＳＳが小さいときには、反射板３８中心付近の反射した粒子の成分をセンサ部３０で捉えるのに対し、距離ＳＳが大きくなると反射板３８全体から反射した粒子の成分をセンサ部３０で捉えるためと考えられる。また水晶振動子３４に対して粒子を反射できる範囲が大きくなるためであると考えられる。なお、グラフの変化から入射確率は距離が大きくなると一定の値に近づいていくと考えられる。
【００６７】
本実施の形態に係る成膜装置１０では、反射板３８とセンサ部３０との距離及び反射板３８の半径がそれぞれ定められており、ＨＤＤ１０５には、成膜材料毎に、反射板３８とセンサ部３０との距離及び反射板３８のセンサ部３０に対して粒子が反射する面の面積での、各蒸発源１４から気化した成膜材料の粒子によりガラス基板２２に形成される膜の膜厚に対するセンサ部３０に形成される膜の膜厚の変化率を変化率情報として記憶している。この変化率情報は、例えば、成膜材料毎に、様々な温度でガラス基板２２を配置して成膜を行って、実際にガラス基板２２に形成される膜の膜厚とセンサ部３０に形成される膜の膜厚から求めてもよい。また、図１０に示すような反射板３６の面積と反射板３８とセンサ部３０との距離との関係から解析を行って求めてもよい。
【００６８】
図１１には、第２の実施の形態に係る膜厚測定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートが示されている。なお、第１の実施の形態（図１参照）と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６９】
ステップＳ１５では、ＨＤＤ１０５に記憶された変化率情報から操作パネル１１０で指定された成膜材料に対応する膜厚の変化率Ｘを求める。
【００７０】
このように本実施の形態に係る成膜装置１０は、反射板３８で反射された粒子によりセンサ部３０に形成された膜の膜厚を測定することにより、ガラス基板２２に形成された膜の膜厚を測定することができる。
【００７１】
なお、上記各実施の形態では、膜厚の測定結果を表示装置１０６に表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、測定結果をデータとして記憶するものとしてもよく、さらにネットワーク等を介して測定結果を送信するものとしてもよい。
【００７２】
また、上記各実施の形態では、蒸発源１４から気化した成膜材料の粒子によりガラス基板２２に形成される膜の膜厚と真空容器１２の内壁又は反射板３８で反射した粒子によりセンサ部３０に形成される膜の膜厚との関係を示す関係情報を変化率情報とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガラス基板２２に形成される膜の膜厚と真空容器１２の内壁又は反射板３８で反射した粒子によりセンサ部３０に形成される膜の膜厚との関係をルックアップテーブルとして記憶しておき、センサ部３０に形成される膜の膜厚を検出し、ルックアップテーブルで検出されたセンサ部３０の膜の膜厚に対応するガラス基板２２に形成される膜の膜厚を求めてもよい。また、ガラス基板２２に形成される膜の膜厚と真空容器１２の内壁又は反射板３８で反射した粒子によりセンサ部３０に形成される膜の膜厚との関係を示す関数を記憶しておいてもよい。
【００７３】
また、上記第１の実施の形態では、パイプ４０に所定の温度に加熱した水を循環させて粒子が反射する真空容器１２の上部壁面の温度が一定となるように制御した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。パイプ４０に循環させる水の温度を変えて上部壁面の温度が変わると、上部壁面での粒子の反射率が変わり、センサ部３０での膜の成長速度が変わる。このため、例えば、測定精度が低くても構わない場合はパイプ４０に循環させる水の温度を低くし、測定精度を高くする必要がある場合はパイプ４０に循環させる水の温度を高くするようにしてもよい。また、１回の成膜中でも測定精度が低くする場合と測定精度を高くする場合でパイプ４０に循環させる水の温度を変えて真空容器１２の上部壁面の温度を変えるようにしてもよい。
【００７４】
また、上記第２の実施の形態においても、反射板３８とセンサ部３０との距離が変わると、センサ部３０への粒子の入射確率が変わり、センサ部３０での膜の成長速度が変わる。このため、例えば、センサ部３０及び反射板３８の少なくとも一方を移動させて反射板３８とセンサ部３０との距離を変更する移動機構を設けて、測定精度が低くても構わない場合は反射板３８とセンサ部３０との距離を大きくし、測定精度を高くする必要がある場合は反射板３８とセンサ部３０との距離を近くするようにしてもよい。また、１回の成膜中でも測定精度が低くする場合と測定精度を高くする場合で反射板３８とセンサ部３０との距離を変えるようにしてもよい。
【００７５】
また、上記第２の実施の形態において、反射板３８に発熱体等を配置して反射板３８の温度を制御するようにしてもよい。この場合、ＨＤＤ１０５には、成膜材料毎に、反射板３８とセンサ部３０の距離毎、反射板３８のセンサ部３０に対して粒子が反射する面の面積毎、及び反射板３８の温度毎の膜厚の変化率を変化率情報として記憶し、当該変化率情報から操作パネル１１０で指定された成膜材料の、反射板３８とセンサ部３０との距離、反射板３８の面積、及び反射板３８の温度に応じた変化率を求めるようにしてもよい。
【００７６】
また、上記第１の実施の形態では、センサ部３０が真空容器１２の上部壁面での粒子の反射成分をモニターする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、真空容器１２の側壁面での粒子の反射成分をモニターするようにしてもよい。例えば、図１２に示すように、蒸発源１４−２の横の側壁面に、ケース３２が側壁面に向かって開放された状態でセンサ部３０を配置した場合、主に蒸発源１４−２で気化された粒子により成膜される膜厚を測定することができる。また、第２の実施の形態に係るセンサ部３０を真空容器１２の側壁面に設けてもよい。
【００７７】
また、上記各実施の形態では、基板としてガラス基板２２を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、シリコン基板等であってもよい。
【００７８】
また、上記各実施の形態では、成膜装置１０に４つの蒸発源１４を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７９】
また、上記各実施の形態では、成膜装置１０に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御部５０を別体の膜厚測定装置とした膜厚測定システムとしてもよい。また、例えば、パーソナルコンピュータ等のＨＤＤに膜厚情報や膜厚情報、膜厚測定処理プログラムを記憶させておき、例えば、キーボードから水晶振動子の発振周波数を示す周波数情報を入力してパーソナルコンピュータで膜厚を測定するようにしてもよい。
【００８０】
その他、上記各実施の形態で説明した成膜装置１０、センサ部３０の構成（図１〜図３、図４、図７〜９、図１２参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００８１】
さらに、上記実施の形態で説明した膜厚測定処理プログラム（図５、図１１参照。）の処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８２】
１０    成膜装置
１２    真空容器
１４    蒸発源
２２    ガラス基板（成膜対象物）
３０    センサ部
３４    水晶振動子
３８    反射板
４０    パイプ（温度調整手段）
４２    ポンプ（温度調整手段）
４４    温水タンク（温度調整手段）
５０    制御部
１００  ＣＰＵ（導出手段）
１０５  ＨＤＤ（記憶手段）
１１０  操作パネル
１１４  発振周波数検出部（検出手段）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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