(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定しながら、前記基体の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法において、
前記基体へ向けて薄膜の原料を供給して前記基体に薄膜を形成しながら、
受光量Ｒｔ、基準光量Ｒ０、光量変化値ΔＲｔとしたとき、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔとして算出する変化値算出工程と、
該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定工程と、
該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出工程と、
該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値に基づいて、所望の膜厚の薄膜が形成される際の目標光量変化値を設定する目標光量変化値設定工程と、
前記光量変化値が前記目標光量変化値設定工程で設定した前記目標光量変化値に達したことを判定することにより所望の膜厚が形成されたことを検出する目標膜厚検知工程と、を行い、
前記目標膜厚検知工程で前記光量変化値が前記目標光量変化値設定工程で設定した前記目標光量変化値に達したことを判定したことにより、前記基体へ向けた膜原料の供給を停止する停止工程を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法において、
受光量Ｒｔ、基準光量Ｒ０、光量変化値ΔＲｔとしたとき、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔとして算出する変化値算出工程と、
該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定工程と、
該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出工程と、
該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知工程と、を行うことを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項６】
前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の膜厚測定方法。
【請求項７】
前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の膜厚測定方法。
【請求項８】
前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の膜厚測定方法。
【請求項９】
薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において、
受光量Ｒｔ、基準光量Ｒ０、光量変化値ΔＲｔとしたとき、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔとして算出する変化値算出手段と、
該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定手段と、
該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出手段と、
該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知手段と、を備えたことを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項１０】
前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の膜厚測定装置。
【請求項１１】
前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の膜厚測定装置。
【請求項１２】
前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体に形成される薄膜の膜厚を測定しながら薄膜の形成を行う薄膜形成方法，膜厚測定方法及び膜厚測定装置に係り、特に基体に形成される薄膜に光を照射し、その反射光又は透過光の強度を計測することによって薄膜の膜厚を測定しながら薄膜の形成を行う薄膜形成方法，膜厚測定方法及び膜厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜が形成されている基体に波長λの光を照射したとき、その反射光又は透過光（以下「反射光等」という）を計測すると、計測される反射光等の強度が、薄膜の光学的膜厚ｎｄの増加とともに、周期的に極値を現すことが広く知られている（図９参照）。すなわち、薄膜の屈折率をｎとすると、形成された薄膜の光学的膜厚ｎｄがλ／４の整数倍となる度に、反射光等の極値が周期的に現れることが知られている。
【０００３】
従来の膜厚測定技術では、この周期的に表れる極値を利用して、成膜中の薄膜の膜厚を測定している（例えば、特許文献１）。図９は、従来の膜厚測定技術を説明する説明図である。従来の技術では、図９に示すように、蒸着開始後における反射光等の極値近傍の強度の平均値と、無蒸着時の反射光等の強度との差をＡ、反射光等の極値通過後における任意点の強度と、極値近傍の強度の平均値との差をＢとして、Ｂ／Ａが目標値を示したことを検知することで、その目標値に応じた膜厚を測定している。
【０００４】
この従来の膜厚測定技術によれば、膜厚の変化に対する反射光等の光量変化の比較的大きいところに上記任意点を設定することで、ノイズの影響を受けにくく、また、Ｂ／Ａという「比」を利用するので膜の屈折率が多少変化しても膜厚に変化を生じない。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５７−２４４８５号公報（第１−４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の従来の膜厚測定技術では、周期的（光学的膜厚ｎｄがλ／４になる度）に現れる極値を利用するため、光学的膜厚ｎｄがλ／４より大きくならないと、上記Ｂ／Ａの値を検知することができない。このため、ｎｄ＞λ／４の範囲でなければ精度良く光学的膜厚ｎｄを測定できないという問題があった。このように、精度良く測定できる膜厚の範囲が限定されると、光学的膜厚ｎｄがλ／４よりも小さい薄膜を安定して生産することができず、製品としての薄膜の品質にバラツキが生じてしまう。また、薄膜の設計の制約を大きくし、薄膜の設計の難易度が増してしまう。
【０００７】
例えば、光学薄膜の一種には、ある波長λｕの光のみ透過し、その他の波長域を反射させるバンドパスフィルターがある。このバンドパスフィルターの成膜において、λｕ／４よりも薄い光学的膜厚を検知する必要がある場合、従来は、測定精度を維持するために、波長λｕとは異なる（波長λｕよりも小さい）波長λｍの光を用いて光学的膜厚の検知を行っていた。このとき、λｕとλｍに対する薄膜の屈折率が異なる（波長分散がある）と、光学的膜厚の検知に制御上の誤差が生じる１つの要因になっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、照射光の波長λとしたとき、薄膜の膜厚がλ／４よりも小さい段階で精度良く測定することが可能で、比較的薄い膜厚を測定しながら薄膜の形成を行うことができる薄膜形成方法，膜厚測定方法及び膜厚測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、請求項１に記載の薄膜形成方法によれば、薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定しながら、前記基体の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法において、前記基体へ向けて薄膜の原料を供給して前記基体に薄膜を形成しながら、受光量Ｒｔ、基準光量Ｒ０、光量変化値ΔＲｔとしたとき、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔとして算出する変化値算出工程（例えば、後述のステップＳａ１）と、該変化値算出工程で算出した前記光量変化値（例えば、後述のΔＲｔ）が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定工程（例えば、後述のステップＳａ２〜ステップＳａ１０又はステップＳｂ２〜ステップＳｂ６）と、該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値（例えば、後述のΔＲｔ）、又は当該時点近傍の前記光量変化値（例えば、後述のΔＲｔ）に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値（例えば、後述のΔＲｃ）を決定する変曲点変化値算出工程（例えば、後述のステップＳａ１１，ステップＳｂ７）と、該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値（例えば、後述のΔＲｃ）に基づいて、所望の膜厚の薄膜が形成される際の光量変化値である目標光量変化値（例えば、後述のΔＲｇ）を設定する目標光量変化値設定工程（例えば、後述のステップＳ５）と、前記光量変化値が前記目標光量変化値設定工程で設定した前記目標光量変化値（例えば、後述のΔＲｇ）に達したことを判定することにより所望の膜厚が形成されたことを検出する目標膜厚検知工程（例えば、後述のステップＳ９）と、を行い、前記目標膜厚検知工程で前記光量変化値が前記目標光量変化値設定工程で設定した前記目標光量変化値に達したことを判定したことにより、前記基体へ向けた膜原料の供給を停止する停止工程（例えば、後述のステップＳ１０）を含むこと、により解決される。
【００１０】
このように、本発明では、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔが減少傾向又は増加傾向に転じたか否かの判断に基づいて変曲点変化値を決定し、この変曲点変化値に基づいて目標光量変化値を定め、光量変化値がこの目標光量変化値に達したことを判定することで所望の膜厚が形成されたことを検知している。光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたか否かの判断は、光学的膜厚が小さい段階でも行うことができるため、変曲点変化値も光学的膜厚が小さい段階で決定することができる。したがって、本発明によれば、膜厚が小さい段階でも所望の膜厚が形成されたことを検知することが可能となる。
【００１１】
前記課題は、請求項５に記載の膜厚測定方法によれば、薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法において、前記受光量Ｒｔ、基準光量Ｒ０、光量変化値ΔＲｔとしたとき、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔとして算出する変化値算出工程と、該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定工程と、該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出工程と、該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知工程（例えば、後述のステップＳ８や、ステップＳ９）と、を行うこと、により解決される。
また、前記課題は、請求項９に記載の膜厚測定装置によれば、薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において、受光量Ｒｔ、基準光量Ｒ０、光量変化値ΔＲｔとしたとき、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔとして算出する変化値算出手段と、該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定手段と、該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出手段と、該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知手段と、を備えたこと、により解決される。
【００１２】
このように、本発明では、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔが減少傾向又は増加傾向に転じたか否かの判断に基づいて変曲点変化値を決定し、この変曲点変化値に基づいて膜厚を検知している。光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたか否かの判断は、光学的膜厚が小さい段階でも行うことができるため、変曲点変化値も光学的膜厚が小さい段階で決定することができる。したがって、本発明によれば、膜厚が小さい段階でも精度良く膜厚を測定することが可能となる。
【００１３】
また、請求項１に記載の薄膜形成方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項５に記載の膜厚測定方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項９に記載の膜厚測定装置において、前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
【００１４】
このように構成することにより、計測光の強度変化にノイズがある場合でも、ノイズの影響を少なくして適切な変曲点変化値を決定することが可能となる。
【００１５】
また、請求項１に記載の薄膜形成方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項５に記載の膜厚測定方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項９に記載の膜厚測定装置において、前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
【００１６】
このように構成することにより、計測光の強度変化にノイズがある場合でも、ノイズの影響を少なくして適切な変曲点変化値を決定することが可能となる。
【００１７】
また、請求項１に記載の薄膜形成方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項５に記載の膜厚測定方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項９に記載の膜厚測定装置において、前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
【００１８】
このように構成することにより、計測光の強度変化にノイズがある場合でも、ノイズの影響を少なくして適切な変曲点変化値を決定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の膜厚形成方法によれば、照射光の波長λとしたとき、薄膜の膜厚がλ／４よりも小さい段階でも、膜厚を測定して所望の膜厚の薄膜を形成することが可能となる。
また、本発明の膜厚測定方法及び膜厚測定装置によれば、基体に形成される照射光の波長λとしたとき、薄膜の膜厚がλ／４よりも小さく、比較的薄い薄膜の膜厚を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００２１】
図１は、本実施形態の膜厚測定装置を本実施形態の成膜装置に用いられた場合の概略図である。図２は、本実施形態における膜厚制御処理のフローチャートである。図３は、図２の膜厚処理で行われる本実施形態の変曲点判定処理のフローチャートである。図４は、膜厚制御データを記憶する膜制御データテーブルの一例を示している。図５は、図４で示した膜制御データテーブルに基づいて、成膜時間ｔと相対光量Ｒｔ／Ｒ０の関係、及び成膜時間ｔと光量変化値ΔＲｔの関係をグラフで示したものである。図６は、薄膜が形成されている基板に波長λの光を照射したときの反射光強度の基準曲線を表したグラフである。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態では、成膜装置として蒸着により薄膜を形成する蒸着装置１００を用いている。蒸着装置１００は、真空槽１と、基体ホルダ２と、蒸着源３と、シャッタ５と、真空ポンプ６を備えている。
【００２３】
真空槽１は、公知の蒸着装置で通常用いられるようなステンレススチール製の容器であり、概ね直方体の形状をしている。真空槽１には、排気用の排気口１ａが設けられ、排気口１ａを介して真空ポンプ６が接続されている。真空槽１の内部は、真空ポンプ６を作動させることによって減圧され、真空状態となる。また、真空槽１には、形成する薄膜の膜厚を監視するための開口１ｂが、真空槽の天井の中心に形成されている。開口１ｂは、石英ガラス等で形成された透明の蓋体１ｃで塞がれて、気密が保たれている。
【００２４】
基体ホルダ２は、薄膜を形成させる基体を保持するためのものであり、本実施形態の基体ホルダ２は、ドーム形状を有している。ドーム形状をした基体ホルダ２の内側面には複数枚の基板Ｓが配設される。基板Ｓの形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では板状のものを用いている。なお、基板Ｓとして、光学レンズ等の形状をしたものを用いることもできる。基板Ｓは、真空槽１の底面に配置された蒸着源３と対向するように、基体ホルダ２に冶具やボルトで保持される。
【００２５】
基体ホルダ２には、基板Ｓと同様に、モニタ基板Ｓ０が冶具やボルトで保持されている。モニタ基板Ｓ０も、基板Ｓと同様に、真空槽１の底面に配置された蒸着源３と対向するように、基体ホルダ２に保持される。本実施形態では、基体ホルダ２の中心に貫通孔が設けられ、この貫通孔を塞ぐようにモニタ基板Ｓ０が保持されている。なお、モニタ基板Ｓ０の材料は特に限定されないが、屈折率が判明している材料として、二酸化ケイ素等を用いることができる。本実施形態では、通称白板ガラスと呼ばれている、ショット社製のＢ２７０を用いている。
なお、基板Ｓやモニタ基板Ｓ０は、本発明の基体に相当するものである。また、モニタ基板Ｓ０として基板Ｓと同じ物を用いることもできる。
【００２６】
蒸着源３は、真空槽１の底面に設けられる。本実施形態の蒸着源３は、電子ビーム蒸着源であり、薄膜の原料を保持する坩堝３ａと、坩堝３ａに充填された原料に照射する電子ビームを発生させるための電子銃３ｂとを備えている。水冷した坩堝３ａに充填された蒸着原料に電子ビームを照射することにより、蒸着原料を蒸発させるように構成されている。
【００２７】
電子銃３ｂには、電子銃電源４が接続されている。電子銃電源４によって電子銃３ｂに電力を供給することで、電子銃３ｂから電子ビームを発生させて、この電子ビームによって、坩堝３ａ内の蒸着原料が加熱される。加熱された蒸着原料の蒸発物である原料蒸発物は、薄膜の原料として真空槽１内に拡散し、その一部が基体ホルダ２に保持された基板Ｓや、モニタ基板Ｓ０に供給され、基板Ｓや、モニタ基板Ｓ０の表面に付着して薄膜を形成する。
【００２８】
シャッタ５は、シャッタ板５ａと、回転棒５ｂと、シャッタ駆動モーター５ｃとで構成されている。シャッタ板５ａは、蒸着源３（坩堝３ａ）を覆う大きさを備えた板状の部材である。シャッタ板５ａには、回転棒５ｂが接続されている。回転棒５ｂは、真空槽１の底面に軸支され、シャッタ駆動モーター５ｃに連結されている。シャッタ駆動モーター５ｃを駆動させることで、回転棒５ｂが回転し、シャッタ板５ａは、この回転棒５ｂの回転にともなって、蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆う位置と、覆わない位置との間で移動するようになっている。
【００２９】
シャッタ板５ａが蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆わない位置にあるときには、坩堝３ａ内から蒸発した原料蒸発物を、基板Ｓやモニタ基板Ｓ０に供給可能となる。すなわち、シャッタ板５ａが蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆わない位置にあるときには、成膜を行うことが可能である。シャッタ板５ａが蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆う位置にあるときには、坩堝３ａ内から蒸発した原料蒸発物を、基板Ｓやモニタ基板Ｓ０に供給することができない。すなわち、シャッタ板５ａが蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆う位置にあるときには、成膜を行うことができない。
【００３０】
本実施形態の膜厚測定装置は、投光器２１と、受光器２２と、投光側ミラー２３と、受光側ミラー２４と、Ａ−Ｄ変換器２５と、制御手段３０とを備えて構成されている。投光器２１はレーザー光または白色光を発する光源を備え、受光器２２はフォトダイオードまたは光電管を備える。投光側ミラー２３及び受光側ミラー２４は、投光器２１で発したレーザーまたは白色光を反射する鏡である。
【００３１】
投光側ミラー２３は、投光器２１から発したレーザー光または白色光を真空槽１内のモニタ基板Ｓ０へ反射させる角度で設置されている。受光側ミラー２４は、モニタ基板Ｓ０や、モニタ基板Ｓ０の表面に形成された薄膜で反射されたレーザー光または白色光を受光器２２へ向けて反射させる角度で設置されている。
【００３２】
投光器２１から発したレーザー光または白色光は、投光側ミラー２３、蓋体１ｃを介して真空槽１内のモニタ基板Ｓ０へ入射される。レーザー光または白色光は、モニタ基板Ｓ０や、モニタ基板Ｓ０の表面に形成された薄膜で反射され、蓋体１ｃ、受光側ミラー２４を介して受光器２２で受光される。受光器２２では、受光した光の強度に応じた電気信号を出力する。なお、投光器２１で白色光を光源とする場合には、受光器２２に波長選択機能（フィルタ等）を備え、選択した波長の光を選択的に受光する構成にする。
【００３３】
ここで、受光器２２で受光される光について説明する。表面に薄膜が形成されたモニタ基板Ｓ０に波長λの光を照射すると、薄膜表面からの反射光とモニタ基板Ｓ０からの反射光とが両者の位相差によって干渉をおこす。薄膜の屈折率や光学的膜厚は、この位相差に影響する。したがって、受光器２２で受光される反射光の強度は、薄膜の屈折率及び光学的膜厚に依存して変化する。本実施形態では、このように受光器２２で受光される光の強度に基づいて形成する薄膜の光学的膜厚を測定・制御する。なお、本実施形態では、モニタ基板Ｓ０等での反射光を受光して薄膜の光学的膜厚を制御しているが、透過光を受光して薄膜の膜厚を制御することもできる。また、光学的膜厚は、薄膜の屈折率と幾何学的膜厚の積であるため、光学的膜厚がわかれば、屈折率が判明している薄膜の幾何学的膜厚も知ることができ、幾何学的膜厚の測定・制御も可能である。したがって、以下の説明においても、光学的膜厚を屈折率で除することで幾何学的膜厚を算出することができる。
【００３４】
Ａ−Ｄ変換器２５は、受光器２２と電気的に接続され、受光器２２から出力された電気信号をデジタル信号に変換して出力する。Ａ−Ｄ変換器２５は制御手段３０と電気的に接続され、Ａ−Ｄ変換器２５から出力されたデジタル信号は、制御手段３０に入力される。
【００３５】
制御手段３０は、各種の制御を行う制御部３１と、ハードディスクや半導体メモリーなどの記憶手段３２を備える。制御手段３０は、本発明の変化値算出手段，変曲点判定手段，変曲点変化値算出手段，膜厚検知手段に相当する。
【００３６】
制御部３１は、Ａ−Ｄ変換器２５からのデジタル信号等の入力を受け付ける入力手段や、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、ＣＰＵの動作で必要に応じて情報の記憶を行うＲＡＭや、シャッタ駆動モーター５ｃを制御するモータードライバ等を備えて構成されている。なお、オペレーターが制御部３１への指示を与えるために、制御部３１への指示を入力するためのキーボード等が制御部３１に接続され、制御部３１は入力手段からオペレーターからの指示を受け付ける。記憶手段３２には、制御部３１で行われる処理、例えば後述の膜厚制御処理の動作プログラムや、後述の膜厚制御データ等が記憶されている。
【００３７】
制御手段３０は、Ａ−Ｄ変換器２５からのデジタル信号の入力を受ける。また、Ａ−Ｄ変換器２５からのデジタル信号を処理して後述の膜厚制御データを記憶手段３２へ記憶する。さらに、膜厚制御データに基づいて後述の膜厚制御処理を行い、シャッタ駆動モーター５ｃへ制御信号を出力する。
【００３８】
以上に説明した本実施形態の膜厚測定装置を用いて、蒸着装置１００で形成される薄膜の光学的膜厚を測定し、所望の光学的膜厚の薄膜を基体（基板Ｓやモニタ基板Ｓ０）の表面に形成する方法を、以下に説明する。
【００３９】
まず、坩堝３ａに形成する薄膜の原料を充填する。本実施形態では、原料としてＴａ２Ｏ５を使用して、Ｔａ２Ｏ５の薄膜を作成した。なお、原料や成膜する薄膜の種類は、これに限定されるものではない。基体ホルダ２には、基板Ｓやモニタ基板Ｓ０を保持させ、基体ホルダ２を真空槽１内に配置する。この状態で、真空ポンプ６を作動させて、真空槽１内を所定の圧力まで減圧する。例えば、約１×１０−３Ｐａ以下に減圧する。この段階では、シャッタ板５ａは蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆う位置にある。
【００４０】
真空槽１内が上記所定の圧力で安定したら、電子銃電源４によって電子銃３ｂに対する電力供給を開始する。次に、オペレーターが制御部３１に対して成膜の開始の指示を与えると、制御部３１は、シャッタ駆動モーター５ｃへ制御信号を出力して、シャッタ駆動モーター５ｃを駆動させ、シャッタ板５ａを、蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆わない位置へ移動させる。これにより、基板Ｓやモニタ基板Ｓ０への原料蒸発物の供給が開始され、薄膜の形成（蒸着）が開始される。以降、薄膜の形成中は、投光器２１からレーザー光または白色光が発し続けられ、受光器２２で受光が続けられ、Ａ−Ｄ変換器２５を介して制御部３１へデジタル信号が入力可能となる。薄膜の形成は、後述のステップＳ１０が行われるまで続けられる。
本実施形態では、制御部３１は、オペレーターによる制御部３１に対する成膜の開始の指示により、図２，図３に示す膜厚制御処理を開始する。
【００４１】
図２，図３は、本実施形態における膜厚制御処理のフローチャートである。なお、図３は、図２の膜厚処理で行われる本実施形態の変曲点判定処理のフローチャートである。以下、図２，３を用いて、制御部３１が行う本実施形態の膜厚制御処理を説明する。
【００４２】
まず、ステップＳ１では、初期化を行う。初期化では、増減カウンタＬｉｄの値を「０」にセットし、減増カウンタＬｄｉの値を「０」にセットし、変曲点フラグをリセット（「０」にセット）する。増減カウンタＬｉｄ，減増カウンタＬｄｉ，変曲点フラグは、制御手段３０のＲＡＭに記憶されている。増減カウンタＬｉｄ，減増カウンタＬｄｉ，変曲点フラグについては、さらに後述する（ステップＳａ２〜ステップＳａ１１参照）。また、ステップＳ１の初期化では、Ａ−Ｄ変換器２５から入力されるデジタル信号に基づいて、現在の受光器２２の受光量Ｒを計測する。計測した受光量は、基準光量Ｒ０としてＲＡＭの基準光量を記憶する記憶領域に記憶する。さらに、成膜時間ｔの計測を開始する。なお、以下の処理中に、オペレーターからの初期化の指示を受け付けた場合にも、ステップＳ１の処理を行う。
【００４３】
ステップＳ１に続いて、ステップＳ２では、計測データの取込みを行う。計測データとは、現時点（現測定ポイント）の成膜時間ｔと、現時点の受光器２２の受光量Ｒｔである。受光量Ｒｔは、Ａ−Ｄ変換器２５から入力されるデジタル信号に基づいて計測される値であり、受光器２２で受光する光である計測光の強度を表すものである。本実施形態では、Ｔ０秒毎に測定ポイントが設定され、成膜時間ｔがＴ０秒経過する度にステップＳ２を実行し、計測データの取込みが行われる。ステップＳ２で取込んだ計測データは、ＲＡＭの計測データを記憶する領域に一時記憶される。なお、Ｔ０の値（測定ポイントの間隔）は、オペレーターが制御手段３０に対して予め任意に設定しておく値であり、記憶手段３２に記憶されている。Ｔ０の値は、ステップＳ１〜ステップＳ４を処理する時間に対して充分に長い時間を設定しておくことが好ましく、本実施形態では、受光量Ｒｔのノイズの影響を少なくするため、データ量を少なくして制御部３１の処理負担を軽減するためにＴ０秒＝２秒として設定している。
【００４４】
ステップＳ２に続いて、ステップＳ３では、変曲点判定処理を行う。変曲点判定処理は、受光器２２における受光量Ｒｔの変化を監視して、成膜時間が経過するにつれて変化する受光量Ｒｔの変化量が増加傾向にあるか、減少傾向にあるか等の判定を行うために行われる処理である。
図３は、本実施形態の変曲点判定処理のフローを示している。本実施形態の変曲点判定処理では、以下のステップＳａ１〜ステップＳａ１１が行われる。
【００４５】
ステップＳａ１では、ＲＡＭに記憶されている成膜時間ｔ，受光量Ｒｔ，基準光量Ｒ０と、記憶手段３２に保存されている測定間隔Ｔ０及び過去の膜厚制御データに基づいて、現測定ポイントの相対光量Ｒｔ／Ｒ０，光量変化値ΔＲｔ，２階光量変化値Δ２Ｒｔを算出する。そして、ＲＡＭに記憶してあった成膜時間ｔとともに、算出した相対光量Ｒｔ／Ｒ０，光量変化値ΔＲｔ，２階光量変化値Δ２Ｒｔを記憶手段３２に膜厚制御データとして保存する。このステップＳａ１の処理によって、本発明の変化値算出工程が行われる。
【００４６】
相対光量Ｒｔ／Ｒ０の値は、受光器２２で受光する計測光の強度を相対的に表すものであり、ＲｔをＲ０で除した値に１００を掛けて算出する。したがって、単位は％である。
光量変化値ΔＲｔの値は、成膜時間が経過するにつれて変化する受光量Ｒｔの変化量、すなわち、計測光の強度の変化量を表す値である。本実施形態では、光量変化値ΔＲｔとして、次のような値を採用している。
すなわち、成膜時間（ｔ−Ｔ１）秒からｔ秒までの各測定ポイントにおける相対光量Ｒｔ／Ｒ０の平均値をＲｔ／Ｒ０Ａｖｅ（ｔ）と表記し、成膜時間（ｔ−Ｔ０−Ｔ１）秒から（ｔ−Ｔ０）秒までの各測定ポイントにおける相対光量Ｒｔ／Ｒ０の平均値をＲｔ／Ｒ０Ａｖｅ（ｔ−Ｔ０）と表記して、光量変化値ΔＲｔを、次に示す（式１）で定義している。
【００４７】
【数１】
0004698166.tif 000002
【００４８】
なお、Ｔ１の値は、オペレーターが制御手段３０に対して予め任意に設定しておく値であり、記憶手段３２に保存される。本実施形態では、受光器２２における受光量Ｒｔ等のノイズの影響を少なくするためにＴ１秒＝１０秒として設定している。
【００４９】
２階光量変化値Δ２Ｒｔの値は、成膜時間が経過するにつれて変化する受光量Ｒｔの変化量である光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのか判断を行うための要素となる値である。本実施形態では、Δ２Ｒｔとして、次のような値を採用している。
すなわち、ｔ秒における光量変化値ΔＲｔをΔＲｔ（ｔ）と表記し、（ｔ−Ｔ０）秒における光量変化値ΔＲｔをΔＲｔ（ｔ−Ｔ０）と表記して、２階光量変化値Δ２Ｒｔを、次に示す（式２）で定義している。
【００５０】
【数２】
0004698166.tif 000003
【００５１】
（式２）で定義される２階光量変化値Δ２Ｒｔの正負が、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかの判断を行うための要素となる。
【００５２】
ステップＳａ１では、これらの膜厚制御データを、成膜時間ｔ（現測定ポイント）の膜厚制御データとして記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａに追加して保存する。
図４は、膜厚制御データを記憶する膜制御データテーブル３２ａの一例を示している。図４の各値は、上述の蒸着装置１００によって薄膜を形成した実験における、膜厚制御データを示している。本実験では、受光器２２で波長λ＝５５０ｎｍの光の光量を計測している。形成した薄膜はＴａ２Ｏ５であり、その屈折率は
２．２２５である。成膜レートは０．２５ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００５３】
図５は、図４で示した膜制御データテーブル３２ａに基づいて、成膜時間ｔと相対光量Ｒｔ／Ｒ０の関係、及び成膜時間ｔと光量変化値ΔＲｔの関係をグラフで示したものである。図５における左の縦軸が相対光量Ｒｔ／Ｒ０を表し、右の縦軸が光量変化値ΔＲｔを表し、横軸が成膜時間ｔを表している。なお、図５において、横軸の値に、形成される薄膜の成膜レート（単位時間当りに成膜される薄膜の厚み）と、薄膜の屈折率を掛ければ、光学的膜厚に等しくなる。
【００５４】
ステップＳａ１に続いて、ステップＳａ２では、増減カウンタＬｉｄの値が「０」であるか否かの判定を行う。ステップＳａ２で、増減カウンタＬｉｄの値が「０」でないと判定されるとステップＳａ３へ進み、増減カウンタＬｉｄの値が「０」であると判定されるとステップＳａ７へ進む。
ステップＳａ３では、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が「０」以上であるか否かの判定を行う。ステップＳａ３で、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が「０」以上であると判定されるとステップＳａ４へ進み、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が「０」より小さいと判定されるとステップＳａ５へ進む。
【００５５】
ステップＳａ４では、増減カウンタＬｉｄの値を「０」にセットし、減増カウンタＬｄｉの値に「＋１」する処理を行い、変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。
ステップＳａ５では、増減カウンタＬｉｄの値に「＋１」する処理を行い、ステップＳａ６へ進む。
ステップＳａ６では、増減カウンタＬｉｄの値がＬ０であるか否かの判定を行う。ステップＳａ６で、増減カウンタＬｉｄの値がＬ０であると判定されるとステップＳａ１１へ進み、増減カウンタＬｉｄの値がＬ０ではないと判定されると変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。Ｌ０の値は、オペレーターが制御手段３０に対して予め設定する値であり、記憶手段３２に保存されている。本実施形態では、Ｌ０の値を「３」に設定している。
【００５６】
ステップＳａ７では、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が「０」以上であるか否かの判定を行う。ステップＳａ７で、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が「０」以上であると判定されるとステップＳａ９へ進み、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が「０」より小さいと判定されるとステップＳａ８へ進む。
【００５７】
ステップＳａ８では、増減カウンタＬｉｄの値を「＋１」する処理を行い、減増カウンタＬｄｉの値を「０」にセットし、変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。
ステップＳａ９では、減増カウンタＬｄｉの値に「＋１」する処理を行い、ステップＳａ１０へ進む。
【００５８】
ステップＳａ１０では、減増カウンタＬｄｉの値がＬ０であるか否かの判定を行う。ステップＳａ１０で、減増カウンタＬｄｉの値がＬ０あると判定されるとステップＳａ１１へ進み、減増カウンタＬｄｉの値がＬ０ではないと判定されると変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。
【００５９】
本実施形態では、以上のステップＳａ２〜ステップＳａ１０を、測定ポイント毎に行うことによって、本発明の変曲点判定工程が行われ、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかの判断を行うとともに、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたこと、又は光量変化値ΔＲｔが減少傾向から増加傾向に転じたことを判定している。
【００６０】
すなわち、各測定ポイントでステップＳａ３やステップＳａ７を行うことで、各測定ポイントにおいて光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか減少傾向にあるかを判定している。そして、複数回の測定ポイントにおいて、光量変化値ΔＲｔが減少傾向にあると連続して判定した回数を、増減カウンタＬｉｄの値で計数する。また、複数回の測定ポイントにおいて、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあると連続して判定した回数を、減増カウンタＬｄｉの値で計数する。さらに、ステップＳａ６，ステップＳａ１０で、増減カウンタＬｉｄの値，減増カウンタＬｄｉの値が、Ｌ０に達したことを判定した時点で、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたこと，減少傾向から増加傾向に転じたことを判定している。そして、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたこと、又は減少傾向から増加傾向に転じたことを判定すると、ステップＳａ１１へ進む。
【００６１】
ステップＳａ１１では、変曲点変化値ΔＲｃの決定と、変曲点フラグのセット（「１」にセット）が行われ、その後、変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。ステップＳａ１１で決定した変曲点変化値ΔＲｃや変曲点フラグは、制御部３１のＲＡＭに記憶される。このステップＳａ１１の処理によって、本発明の変曲点変化値算出工程が行われる。
【００６２】
変曲点変化値ΔＲｃは、薄膜の光学的膜厚を測定する基準となる光量変化値ΔＲｔの値である。変曲点フラグは、変曲点変化値ΔＲｃの決定が行われたことを示すものである。
変曲点変化値ΔＲｃの決定方法は、種々考えられる。例えば、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたと判断した時点の光量変化値ΔＲｔの値や、光量変化値ΔＲｔが減少傾向から増加傾向に転じたと判断した時点の光量変化値ΔＲｔの値、又は当該時点近傍の光量変化値ΔＲｔの値に基づいて、変曲点変化値ΔＲｃを決定することができる。
【００６３】
本実施形態では、受光器２２における受光量等のノイズの影響を考慮して、次に説明する方法で行う。すなわち、記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａから、（ｔ−（Ｌ０−１）×Ｔ０）秒からｔ秒までの各測定ポイントにおける光量変化値ΔＲｔを読み出して、それらの平均値を変曲点変化値ΔＲｃとしている。
【００６４】
以上説明した変曲点判定処理を測定ポイント毎に行うことで、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたこと、又は減少傾向から増加傾向に転じたことを判定し、当該判定した時点又はその近傍の光量変化値ΔＲｔから、変曲点変化値ΔＲｃの値を決定している。
【００６５】
特に、本実施形態では、次の理由から、ノイズの影響を少なくして変曲点変化値ΔＲｃを決定することが可能である。
制御部３１に対して、Ａ−Ｄ変換器２５から入力されるデジタル信号には、受光器２２における受光量等のノイズが含まれることがある。短期間内の測定ポイントでみた場合、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるか減少傾向にあるかを表す２階光量変化値Δ２Ｒｔの正負がノイズによって入れ替わることも考えられる。そこで、本実施形態では、変曲点変化値ΔＲｃを決定するために、「０」以上の２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が連続して保存されるべき回数、または「０」未満の２階光量変化値Δ２Ｒｔの値が連続して保存されるべき回数をＬ０で定義付けて、ステップＳａ６，ステップＳａ１０の判断を行っている。こうすることで、Δ２Ｒｔの正負の別に与えるノイズの影響を少なくして、変曲点変化値ΔＲｃを適切に決定することが可能になっている。なお、上記の実施形態では、Δ２Ｒｔの正負の別に与えるノイズの影響を少なくするために、Ｌ０の値を「３」に設定したが、Ｌ０の値は「３」に限定されるものではなく。Δ２Ｒｔの正負の別に与えるノイズの影響を少なくでき、かつ変曲点変化値ΔＲｃを適切に決定できる範囲で、任意の整数を設定することができる。
【００６６】
ステップＳ３の変曲点判定処理（ステップＳａ１〜ステップＳａ１１）の後、ステップＳ４（図２参照）を行う。
ステップＳ４では、変曲点フラグがセットされているか否かの判定を行う。ステップＳ４で、変曲点フラグがセットされていると判定するとステップＳ５へ進む。一方、ステップＳ４で、変曲点フラグがセットされていないと判定するとステップＳ２へ進み、次の測定ポイントについて、再度ステップＳ２，ステップＳ３の処理を行う。
【００６７】
ステップＳ５では、目標光量変化値ΔＲｇの設定を行う。このステップＳ５の処理によって、本発明の目標光量変化値設定工程が行われる。目標光量変化値ΔＲｇは、目標とする光学的膜厚の薄膜が形成された際の光量変化値ΔＲｔを定める値である。目標光量変化値ΔＲｇの値は、ステップＳａ１１で決定した変曲点変化値ΔＲｃを基準として定められる。目標光量変化値ΔＲｇの値は、変曲点変化値ΔＲｃに基づく予め設定された計算式に基づいて算出される。この計算式は、オペレーターが制御手段３０に対して予め任意に設定して、記憶手段３２に保存されている。例えば、次に示す（式３）として定義され、記憶手段３２に保存されている。
【００６８】
【数３】
0004698166.tif 000004
【００６９】
ｋの値は、目標の光学的膜厚に応じて設定可能である。本実施形態では、薄膜が形成されている基板Ｓに、波長λの光を照射したときの光学的膜厚ｘ（＝ｎｄ）と反射光強度Ｆ（ｘ）の関係を表した基準曲線に基づいて、後述の（式５）によってｋを定めている。このとき、基準曲線は、所定の計算式から導き出されたものとすることもできるし、屈折率と膜厚が既知の薄膜について実際の反射光等の強度を測定した予備実験の結果から求めたものとすることもできる。
【００７０】
本実施形態では、次に示す（式４−１）〜（式４−４）で示される計算式に基づいて基準曲線を求めている。
【００７１】
【数４−１】
0004698166.tif 000005
【００７２】
【数４−２】
0004698166.tif 000006
【００７３】
【数４−３】
0004698166.tif 000007
【００７４】
【数４−４】
0004698166.tif 000008
【００７５】
なお、上記式で、Ｆ（０）は、膜厚０のときの反射光強度を示すもので、任意の値を設定できる。また、ｒ１は、入射する測定光がモニタ基板Ｓ０の表面で反射されたときの反射率である。ｒ２は、入射する測定光がモニタ基板Ｓ０の表面及び裏面で反射されたときの反射率である。ｎ０は、モニタ基板Ｓ０の屈折率である。ｎは、形成する薄膜の屈折率である。
【００７６】
図６は、基準曲線を反射光強度と光学的膜厚の関係で表したグラフである。薄膜が形成されている基板Ｓに波長λの光を照射したときの反射光強度を測定すると、図６に示すように、測定される反射光強度が、薄膜の幾何学的膜厚ｄの増加とともに、周期的に極値を現すことが広く知られている。すなわち、薄膜の屈折率をｎとすると、形成された薄膜の光学的膜厚ｘ（＝ｎｄ）がλ／４の整数倍となる度に、反射光等の極値が周期的に現れることが知られている。
【００７７】
図６の（ａ）で示した基準曲線は、光学的膜厚ｘに対する反射光強度Ｆ（ｘ）の関係を示している。なお、図６に示した基準曲線は、上述の（式４−１）〜（式４−４）で示される式に基づく曲線である。
図６に示したように、ｆ（ｘ）は、ｘ＝ｘ０で極大値を示す。
本実施形態では、ｘ＝ｘｇを目標とする光学的膜厚として、ｋの値を、次に示す（式５）で定義している。
【００７８】
【数５】
0004698166.tif 000009
【００７９】
ステップＳ５に続いて、ステップＳ６では、ステップＳ２と同様に計測データの取込みを行い、取込んだ計測データ（成膜時間ｔ、受光量Ｒｔ）を、ＲＡＭの計測データを記憶する領域に一時記憶する。
【００８０】
ステップＳ６に続いて、ステップＳ７では、ステップＳａ１と同様に、ＲＡＭに記憶されている成膜時間ｔ，受光量Ｒｔ，基準光量Ｒ０と、記憶手段３２に保存されている測定間隔Ｔ０及び過去の膜厚制御データ（図４；膜制御データテーブル３２ａの値）に基づいて、現測定ポイントの相対光量Ｒｔ／Ｒ０，光量変化値ΔＲｔ，２階光量変化値Δ２Ｒｔを算出する。そして、ＲＡＭに記憶してあった成膜時間ｔとともに、算出した相対光量Ｒｔ／Ｒ０，光量変化値ΔＲｔ，２階光量変化値Δ２Ｒｔを、記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａに膜厚制御データとして保存する。
【００８１】
ステップＳ７に続いて、ステップＳ８では、光学的膜厚の算出を行う。すなわち、ステップＳａ１１で決定した変曲点変化値ΔＲｃと、ステップＳ７で算出したに光量変化値ΔＲｔに基づいて、現測定ポイントにおける薄膜の光学的膜厚ｄｔの検知を行う。具体的には、本実施形態では、次に示す（式６）に定義した式によって、光学的膜厚ｄｔの測定を行う。
【００８２】
【数６】
0004698166.tif 000010
【００８３】
すなわち、（式６）の右辺に、ステップＳａ１１で決定した変曲点変化値ΔＲｃと、ステップＳ６で算出した光量変化値ΔＲｔを代入することで、左辺のｆ（ｄｔ）を求める。（式６）で算出したｆ（ｄｔ）を、光学的膜厚ｘ＝ｄｔにおける上述の関数ｆ（ｘ）の値を表すものと定義し、（式６）で算出したｆ（ｄｔ）から、関数ｆ（ｘ）に基づいて光学的膜厚ｄｔ（＝ｘ）を算出する（図５，図６参照）。つまり、ステップＳａ１１で決定した変曲点変化値ΔＲｃと、ステップＳ７で算出したに光量変化値ΔＲｔの比に基づいて、現測定ポイントにおける薄膜の光学的膜厚ｄｔの測定を行う。
【００８４】
ステップＳ８に続いて、ステップＳ９では、光量変化値ΔＲｔが目標光量変化値ΔＲｇに達して、目標とする光学的膜厚の薄膜が形成されたか否かを測定する。すなわち、ステップＳ６で算出した光量変化値ΔＲｔが、目標光量変化値ΔＲｇの値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ９で光量変化値ΔＲｔが、目標光量変化値ΔＲｇの値よりも小さいと判定して、目標とする光学的膜厚の薄膜が形成されたことを検知すると、ステップＳ１０へ進む。一方、ステップＳ９で光量変化値ΔＲｔが、目標光量変化値ΔＲｇの値よりも小さくないと判定した場合には、ステップＳ６へ進み、次の測定ポイントについて、再度ステップＳ６〜ステップＳ９の処理を行う。ステップＳ８またはステップＳ９の処理によって、本発明の膜厚検知工程が行われる。特に、ステップＳ９の処理によって、本発明の目標膜厚検知工程が行われる。
【００８５】
なお、ステップＳａ１１で決定した変曲点変化値ΔＲｃが負の値であった場合には、ステップＳ９は、次のように行う。すなわち、光量変化値ΔＲｔが、目標光量変化値ΔＲｇの値よりも大きいと判定した場合にステップＳ１０へ進み、目標光量変化値ΔＲｇの値よりも大きくないと判定した場合には、ステップＳ６へ進み、次の測定ポイントについて、再度ステップＳ６〜ステップＳ９の処理を行う。
【００８６】
ステップＳ１０では、シャッタ板５ａを蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆う位置へ移動させるように、シャッタ駆動モーター５ｃへ制御信号を出力する。ステップＳ１０でシャッタ駆動モーター５ｃへ制御信号を出力されると、シャッタ駆動モーター５ｃが駆動され、シャッタ板５ａが蒸着源３（坩堝３ａ）の上部を覆う位置へ移動する。これにより、基板Ｓやモニタ基板Ｓ０への原料蒸発物が供給が停止され、薄膜の形成（蒸着）が終了し、目標とする光学的膜厚の薄膜を形成することが可能となる。このステップＳ１０の処理によって、本発明の停止工程が行われる。
【００８７】
以上のように、本実施形態では、光学的膜厚の測定を行うためや、目標とする光学的膜厚の薄膜が形成されたか否かを検知するために、受光量Ｒｔの変化量を示す光量変化値ΔＲｔに着目した点に特徴がある。成膜時間の経過（光学的膜厚の増加）に対する相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の様子と、成膜時間の経過（光学的膜厚の増加）に対する光量変化値ΔＲｔの変化の様子を比較すると、いずれも成膜時間の経過（光学的膜厚の増加）に伴って、周期的に極値を示す（図５，図６参照）点で共通する。しかし、図５，図６をみて判るように、光量変化値ΔＲｔは、相対光量Ｒｔ／Ｒ０に比べて早い時間（光学的膜厚が薄い段階）で極値を示す。
【００８８】
従来のように、相対光量Ｒｔ／Ｒ０の極値を基準にして目標とする光学的膜厚の薄膜が形成されたか否かを測定する場合には、精度良く光学的膜厚を測定するために、相対光量Ｒｔ／Ｒ０が極値を示す成膜時間（光学的膜厚＝λ／４）まで待って、相対光量Ｒｔ／Ｒ０の極値を確定しなくてはならなかった。これに対して、本実施形態のように、光量変化値ΔＲｔの極値に相当する変曲点変化値ΔＲｃを基準にして目標とする光学的膜厚の薄膜が形成されたか否かを測定する構成とすれば、成膜時間が短い段階で（光学的膜厚がλ／４よりも小さい段階で）光量変化値ΔＲｔが極値を示すため、光学的膜厚がλ／４よりも小さい段階で精度良く光学的膜厚を測定することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、λ／４よりも小さい光学的膜厚を備える薄膜を精度良く安定して生産することができる。このため、薄膜の設計の制約を緩和して、薄膜の設計の難易度を減らすことが可能となる。
【００８９】
例えば、光学薄膜では、波長によって屈折率が大きく変化（波長分散）し、特定の波長に対してのみ利用されるような薄膜も存在する（例えば、バンドパスフィルター）。この場合に、薄膜が利用される波長λｕと、膜厚を測定する際に使用する光の波長λｍとが異なると、波長分散の影響によって、膜厚の測定誤差が生じる原因となる。本実施形態によれば、このような誤差の発生を回避できる。すなわち、従来は、λｕ／４よりも薄い膜厚を検知しようとする場合には、測定光の波長λｍをλｕよりも小さくすることで、λｍ／４の膜厚を精度良く検知していた。このため、λｕとλｍの不一致に起因して測定誤差を生じることもあった。これに対して、本実施形態によれば、測定光の波長λｍをλｕと一致させたままで、精度良くλｕ／４よりも薄い薄膜を検知することができる。したがって、λｕとλｍの不一致に起因する測定誤差を回避できる。
【００９０】
要するに、計測される反射光等の強度（相対光量Ｒｔ／Ｒ０）は、時間変化（光学的膜厚の増加）にともなって、概ね三角関数の曲線を示し、光学的膜厚ｎｄがλ／４になる度に周期的に極値を示す。本発明は、この概ね三角関数の曲線で変化する強度の曲線を微分すると、曲線の位相が短波長側（光学的膜厚が小さい方）にシフトした曲線となることに着目してなされたものである。即ち、強度を示す曲線の極値付近の変化のなだらかな位置は微分曲線では０近辺の値となり、極値の中間位置である変化の大きい位置は微分曲線では最大値もしくは最小値を示す。
【００９１】
従来の技術では、計測される反射光等の強度を示す曲線において周期的に現れる極値を利用するため、光学的膜厚ｎｄがλ／４よりも大きい値にならないとＢ／Ａの値を検知できない。本発明では、計測される反射光等の強度を示す曲線を微分することにより、λ／４よりも薄い光学的膜厚で極値が現れる曲線を得られる点に着目した。このλ／４よりも薄い光学的膜厚で現れる極値を利用した光学的膜厚の検知を行うことで、従来はλ／４よりも大きい値でないと行うことができなかった光学的膜厚の検知を、より薄い光学的膜厚でも行うことができる。
【００９２】
ところで、所望の膜厚が形成された時点で迅速に成膜を停止するためには、制御手段３０で迅速に処理することが求められる。しかし、強度を示す曲線を微分する処理は複雑な処理であるため、制御手段３０の処理負担が増大し、制御手段３０の処理が遅れる。
【００９３】
そこで、本実施形態では、相対光量Ｒｔ／Ｒ０を微分するのではなく、一定時間における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の変化の差分である光量変化値ΔＲｔを計算して求め、この光量変化値ΔＲｔに基づく制御を行っている。このように制御することで、制御手段３０の処理が比較的簡素化することができ、所望の膜厚が形成された時点で迅速に成膜を停止する処理を行うことができる。
【００９４】
以上に説明した実施の形態は、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のように、改変することもできる。
【００９５】
（ａ）  上述の実施形態では、光量変化値ΔＲｔを、（式１）のように定義しているが、本発明の光量変化値は、上記の実施形態の（式１）の他にも、様々に定義することができる。要するに、時間変化（光学的膜厚の増加）にともなって、光学的膜厚ｎｄがλ／４になる以前に極値を示す値を、計測光の強度の変化量を示す光量変化値として定義づければよい。計測光の強度の変化量を示す光量変化値としては、上述の実施形態の他に、例えば、次の（ａ−１），（ａ−２）を定義することができる。
【００９６】
（ａ−１）  成膜時間ｔ秒における相対光量Ｒｔ／Ｒ０をＲｔ／Ｒ０（ｔ）と表記し、成膜時間（ｔ−Ｔ０）秒における相対光量Ｒｔ／Ｒ０をＲｔ／Ｒ０（ｔ−Ｔ０）と表記して、光量変化値ΔＲｔを、次に示す（式７）で定義することもできる。
【００９７】
【数７】
0004698166.tif 000011
【００９８】
図７は、成膜時間ｔと相対光量Ｒｔ／Ｒ０の関係、及び成膜時間ｔと光量変化値ΔＲｔの関係をグラフで示したものである。図７では、図４で示した膜制御データテーブル３２ａの膜厚制御データのうち、（式１）で算出した光量変化値ΔＲｔの値を、（式７）で算出した光量変化値ΔＲｔの値で置き換えて、グラフ化している。なお、Ｔ０秒＝２秒、Ｔ１秒＝１０秒である。
【００９９】
（式１）で算出した光量変化値ΔＲｔの値を示している図５と、（式７）で算出した光量変化値ΔＲｔの値を示している図７を比較して判るように、（式１）で光量変化値ΔＲｔの値を算出した場合のほうが、（式７）で光量変化値ΔＲｔの値を算出した場合よりも光量変化値ΔＲｔの変化の様子が滑らかである。したがって、受光器２２における受光量等のノイズの影響を少なくするためには、上述の実施形態における（式１）で光量変化値ΔＲｔを定義した方が好ましい。
【０１００】
（ａ−２）  上述の実施形態では、制御手段３０の処理負担を考慮して、本発明の光量変化値を、上記の（式１）で定義した。しかし、制御手段３０の処理能力が高い場合や、制御手段３０の処理負担の影響を考慮する必要がない場合等には、本発明の光量変化値を次のように定義することもできる。
【０１０１】
すなわち、光量変化値ΔＲｔの値を、成膜時間ｔ秒における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の微分値とすることもできる。または、光量変化値ΔＲｔの値を、成膜時間ｔ秒における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の微分値の平均値から、成膜時間（ｔ−Ｔ０）秒における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の微分値の平均値を引いた値等とすることもできる。これに合わせて、上記実施形態の２階光量変化値Δ２Ｒｔの値も、成膜時間ｔ秒における相対光量Ｒｔ／Ｒ０の２階微分値とすることもできるし、成膜時間ｔ秒における光量変化値ΔＲｔから成膜時間（ｔ−Ｔ０）秒における光量変化値ΔＲｔを引いた値等とすることもできる。
【０１０２】
（ｂ）  上述の実施形態では、（ｔ−（Ｌ０−１）×Ｔ０）秒からｔ秒までの各測定ポイントにおける光量変化値ΔＲｔの平均値を、変曲点変化値ΔＲｃとしていた。しかし、変曲点変化値ΔＲｃの決定方法はこれに限定されない。例えば次の（ｂ−１）〜（ｂ−４）に示すように変曲点変化値ΔＲｃの決定を行うこともできる。いずれの場合でも、ノイズの影響を極力減らして、適切な変曲点変化値ΔＲｃを算出できる方法で、変曲点変化値ΔＲｃを決定すればよい。
【０１０３】
（ｂ−１）  （ｔ−（Ｌ０−１）×Ｔ０）秒からｔ秒までとは異なる、ｔ秒近傍の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔＲｔの平均値を、変曲点変化値ΔＲｃとすることができる。
（ｂ−２）  （ｔ−（Ｌ０−１）×Ｔ０）秒からｔ秒までの期間や、ｔ秒近傍のその他の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔＲｔから選んだ、最大値や最小値を、変曲点変化値ΔＲｃとすることができる。
（ｂ−３）  （ｔ−（Ｌ０−１）×Ｔ０）秒からｔ秒までの期間や、ｔ秒近傍のその他の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔＲｔから、最大と最小の光量変化値ΔＲｔを除いて、その残りの光量変化値ΔＲｔの平均値を、変曲点変化値ΔＲｃとすることもできる。
（ｂ−４）  （ｔ−（Ｌ０−１）×Ｔ０）秒からｔ秒までの期間や、ｔ秒近傍のその他の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔＲｔのから選んだ、任意の１つの光量変化値ΔＲｔを、変曲点変化値ΔＲｃとすることもできる。
【０１０４】
（ｃ）  上述の実施形態における変曲点判定処理（図３）を、図８に示すように改変することもできる。
図８は、上述の実施形態とは別の実施形態に係る変曲点判定処理のフローを示している。図８の変曲点判定処理では、以下のステップＳｂ１〜ステップＳｂ７が行われる。なお、図８の変曲点判定処理を行うために、上述の実施形態におけるステップＳ１（図２参照）の処理内容が次のように改変される。
【０１０５】
ステップＳ１の初期化では、負値出現率Ｑｔを初期値（特に限定されないが、例えば「０」）にセットし、変曲点フラグをリセット（「０」にセット）する。負値出現率Ｑｔについては後述する（ステップＳｂ２〜ステップＳｂ６参照）。また、Ａ−Ｄ変換器２５から入力されるデジタル信号に基づいて、現在の受光器２２の受光量Ｒを計測する。計測した受光量は、基準光量Ｒ０としてＲＡＭの基準光量を記憶する記憶領域に記憶する。さらに、成膜時間ｔの計測を開始する。なお、以下の処理中に、オペレーターからの初期化の指示を受け付けた場合にも、ステップＳ１の処理を行う。
【０１０６】
図８の変曲点判定処理では、まず、ステップＳｂ１を行う。ステップＳｂ１の処理は、上述の実施形態におけるステップＳａ１と同様である。
ステップＳｂ１に続いて、ステップＳｂ２では、負値出現率ＱｔがＱ０よりも小さいか、Ｑ０以上かを判定する。負値出現率Ｑｔとは、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値として、負の値がどの程度の頻度で出願しているかを表すものである。
【０１０７】
本実施形態の負値出現率Ｑｔは、成膜時間（ｔ−Ｔ１）秒からｔ秒までのＭ回の各測定ポイントにおいて、何回の頻度で負の２階光量変化値Δ２Ｒｔが出現したかを表すものである。ｍ回の頻度で負の２階光量変化値Δ２Ｒｔが出現しているとすれば、負値出現率Ｑｔは、次に示す（式８）で定義される。
【０１０８】
【数８】
0004698166.tif 000012
【０１０９】
なお、この場合も、上述の実施形態と同様に、Ｔ１の値は、オペレーターが制御手段３０に対して予め任意に設定しておく値であり、記憶手段３２に保存されるものである。本実施形態では、受光器２２における受光量等のノイズの影響を少なくするためにＴ１秒＝１０秒として設定している。
本実施形態では、負値出現率Ｑｔの値から光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかを判定している。
【０１１０】
ステップＳｂ２では、前回の現測定ポイントにおける負値出現率Ｑｔの値が、Ｑ０よりも小さいか、Ｑ０以上かを判定している。なお、各測定ポイントにおける負値出現率Ｑｔの値は、後述のステップＳｂ３，ステップＳｂ５でＲＡＭに記憶されるものである。
【０１１１】
ステップＳｂ２において、負値出現率Ｑｔの値がＱ０よりも小さく、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあると判断した場合（Ｑ＜Ｑ０）には、ステップＳｂ３へ進む。一方、ステップＳｂ２において、負値出現率Ｑｔの値がＱ０以上で、光量変化値ΔＲｔが減少傾向にあると判断した場合（Ｑ≧Ｑ０）には、ステップＳｂ５へ進む。Ｑ０値は、オペレーターが制御手段３０に対して予め任意に設定しておく値であり、記憶手段３２に保存されるものである。本実施形態では、２階光量変化値Δ２Ｒｔの値として、正と負が半々に出現している状態を、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるか否かの判断基準とするために、Ｑ０＝０．５として設定している。
【０１１２】
ステップＳｂ３，ステップＳｂ５では、記憶手段３２に保存されているＴ１及び過去の膜厚制御データ（膜制御データテーブル３２ａ）に基づいて、現測定ポイントの負値出現率Ｑｔを算出する。算出した負値出現率Ｑｔは、ＲＡＭに記憶する。ステップＳｂ３に続いてステップＳｂ４を行い、ステップＳｂ５に続いてステップＳｂ６を行う。
【０１１３】
ステップＳｂ４では、負値出現率Ｑｔの値がＱ０よりも小さいか否かを判定する。ステップＳｂ４で、負値出現率Ｑｔの値がＱ０よりも小さく、光量変化値ΔＲｔが依然として増加傾向にあると判断した場合（Ｑ＜Ｑ０）には、変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。一方で、ステップＳｂ４において、負値出現率Ｑｔの値がＱ０以上（Ｑ≧Ｑ０）であると判定し、前回の測定ポイントでは増加傾向であった（ステップＳｂ２では、Ｑ＜Ｑ０と判定している。）光量変化値ΔＲｔが減少傾向に転じたと判断した場合には、ステップＳｂ７へ進む。
【０１１４】
ステップＳｂ６では、負値出現率Ｑｔの値がＱ０よりも小さいか否かを判定する。ステップＳｂ６で、負値出現率Ｑｔの値がＱ０以上であり、光量変化値ΔＲｔが依然として減少傾向にあると判断した場合（Ｑ≧Ｑ０）には、変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。一方で、ステップＳｂ６において、負値出現率Ｑｔの値がＱ０よりも小さい（Ｑ＜Ｑ０）と判定し、前回の測定ポイントでは減少傾向であった（ステップＳｂ２では、Ｑ≧Ｑ０と判定している。）光量変化値ΔＲｔが増加傾向に転じたと判断した場合には、ステップＳｂ７へ進む。
【０１１５】
本実施形態では、以上のステップＳｂ２〜ステップＳｂ６を、測定ポイント毎に行うことによって、本発明の変曲点判定工程が行われ、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかの判断を行うとともに、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたこと、又は光量変化値ΔＲｔが減少傾向から増加傾向に転じたことを判定している。
【０１１６】
すなわち、各測定ポイントでステップＳｂ４やステップＳｂ６を行うことで、各測定ポイントにおいて光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるのか減少傾向にあるかを判定している。そして、ステップＳｂ４でＱ≧Ｑ０と判定することで、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたことを判定している。また、ステップＳｂ６でＱ＜Ｑ０と判定することで、光量変化値ΔＲｔが減少傾向から増加傾向に転じたことを判定している。そして、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたこと、又は減少傾向から増加傾向に転じたことを判定すると、ステップＳｂ７へ進む。
【０１１７】
ステップＳｂ７では、変曲点変化値ΔＲｃの決定と、変曲点フラグのセット（「１」にセット）が行われ、その後、変曲点判定処理からステップＳ４（図２）へ移行する。ステップＳｂ７で決定した変曲点変化値ΔＲｃや変曲点フラグは、制御部３１のＲＡＭに記憶される。このステップＳｂ７の処理によって、本発明の変曲点変化値算出工程が行われる。
【０１１８】
上記の実施形態と同様に、変曲点変化値ΔＲｃは、薄膜の光学的膜厚を測定する基準となる光量変化値ΔＲｔの値であり、光量変化値ΔＲｔが増加傾向から減少傾向に転じたと判断した時点の光量変化値ΔＲｔの値や、光量変化値ΔＲｔが減少傾向から増加傾向に転じたと判断した時点の光量変化値ΔＲｔの値、又は当該時点近傍の光量変化値ΔＲｔの値に基づいて定められる値である。
【０１１９】
変曲点変化値ΔＲｃの決定方法は、種々考えられるが、受光器２２における受光量等のノイズの影響が小さくなるように決定するとよい。例えば、次に示す（ｃ−１）〜（ｃ−３）の方法で決定することが考えられる。
【０１２０】
（ｃ−１）  記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａから、（ｔ−Ｔ２）秒から（ｔ−Ｔ３）秒までの各測定ポイントにおける光量変化値ΔＲｔを読み出して、それらの平均値を、変曲点変化値ΔＲｃとすることができる。この場合の、Ｔ２秒やＴ３秒の値は、適切な変曲点変化値ΔＲｃを算出できれば、任意である。例えば、Ｔ２＝Ｔ１、Ｔ３＝０することで、適切な変曲点変化値ΔＲｃを算出できる。また、（ｔ−Ｔ２）秒から（ｔ−Ｔ３）秒を、（ｔ−Ｔ１）秒からｔ秒の間の中間の期間になるように設定することによっても、適切な変曲点変化値ΔＲｃを算出できる。
【０１２１】
（ｃ−２）  記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａから、（ｔ−Ｔ２）秒から（ｔ−Ｔ３）秒までの各測定ポイントにおける光量変化値ΔＲｔを読み出して、その中から最大と最小の光量変化値ΔＲｔを除いた、残りの光量変化値ΔＲｔの平均値を、変曲点変化値ΔＲｃとすることができる。この場合のＴ２秒やＴ３秒の値は、前記（ｃ−１）の場合と同様である。
【０１２２】
（ｃ−３）  記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａから、（ｔ−Ｔ２）秒から（ｔ−Ｔ３）秒までの各測定ポイントにおける光量変化値ΔＲｔを読み出して、それらの最大値や最小値を、変曲点変化値ΔＲｃとすることができる。この場合のＴ２秒やＴ３秒の値は、前記（ｃ−１）の場合と同様である。
【０１２３】
（ｃ−４）  記憶手段３２の膜制御データテーブル３２ａから、（ｔ−Ｔ２）秒から（ｔ−Ｔ３）秒までの各測定ポイントにおける光量変化値ΔＲｔを読み出して、それらの中から選んだ任意の１つの光量変化値ΔＲｔを、変曲点変化値ΔＲｃとすることができる。この場合のＴ２秒やＴ３秒の値は、前記（ｃ−１）の場合と同様である。
【０１２４】
以上のように、図８の実施形態に係る変曲点判定処理では、負値出現率Ｑｔの値がＱ０よりも小さいか否かで、光量変化値ΔＲｔが増加傾向にあるか否かを判断しているため、受光器２２における受光量等のノイズの影響を小さくしながら、光量変化値ΔＲｔが減少傾向や増加傾向に転じたときの変曲点変化値ΔＲｃを適切に決定することができる。
【０１２５】
（ｄ）  以上の実施形態では、蒸着装置１００を用いて、蒸着により基板Ｓの表面に薄膜を形成した実施例を説明したが、蒸着装置１００の代わりにスパッタ等の他の周知のＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を行う成膜装置や、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を行う成膜装置で基板Ｓの表面に薄膜を形成することもできる。いずれの場合も、以上に説明した実施形態と同様に、成膜中に膜厚測定装置で薄膜の光学的膜厚を測定し、目標の光学的膜厚が形成されたところで基板Ｓに対する薄膜原料の供給を停止する。
【０１２６】
例えば、スパッタを行う成膜装置を用いた場合には、スパッタターゲットと基板Ｓの間を遮蔽する位置と、遮蔽しない位置との間で駆動するシャッタ板５ａを設けて、シャッタ板５ａの駆動によって、基板Ｓに対する薄膜原料の供給の開始（成膜の開始）と終了（成膜の終了）を制御するようにする。また、ＣＶＤを行う成膜装置を用いる場合には、薄膜の原料となる原料ガスの供給を制御する制御バルブの開閉を制御部３１で制御する構成として、基板Ｓに対する薄膜原料の供給の開始（成膜の開始）と終了（成膜の終了）を、原料ガスの供給の開始と終了で制御する。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本実施形態の膜厚測定装置を説明する概略図である。
【図２】本実施形態における膜厚制御処理のフローチャートである。
【図３】図２の膜厚処理で行われる本実施形態の変曲点判定処理のフローチャートである。
【図４】膜厚制御データを記憶する膜制御データテーブルの一例を示している。
【図５】成膜時間ｔと相対光量Ｒｔ／Ｒ０の関係、及び成膜時間ｔと光量変化値ΔＲｔの関係をグラフで示したものである。
【図６】薄膜が形成されている基板に波長λの光を照射したときの反射光強度の基準曲線を表したグラフである。
【図７】別の実施形態における、成膜時間ｔと相対光量Ｒｔ／Ｒ０の関係、及び成膜時間ｔと光量変化値ΔＲｔの関係をグラフで示したものである。
【図８】別の実施形態に係る変曲点判定処理のフローを示している。
【図９】従来の膜厚測定技術を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１      真空槽
１ａ    排気口
１ｂ    開口
１ｃ    蓋体
２      基体ホルダ
３      蒸着源
３ａ    坩堝
３ｂ    電子銃
４      電子銃電源
５      シャッタ
５ａ    シャッタ板
５ｂ    回転棒
５ｃ    シャッタ駆動モーター
６      真空ポンプ
２１    投光器
２２    受光器
２３    投光側ミラー
２４    受光側ミラー
２５    Ａ−Ｄ変換器
３０    制御手段
３１    制御部
３２    記憶手段
３２ａ  膜制御データテーブル
１００  蒸着装置
Ｓ      基板
Ｓ０    モニタ基板
【図１】
0004698166.tif 000013
【図２】
0004698166.tif 000014
【図３】
0004698166.tif 000015
【図４】
0004698166.tif 000016
【図５】
0004698166.tif 000017
【図６】
0004698166.tif 000018
【図７】
0004698166.tif 000019
【図８】
0004698166.tif 000020
【図９】
0004698166.tif 000021