(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、該真空容器の内部に設置され基体を保持する基体保持手段と、ターゲットをスパッタして前記基体に薄膜を形成するスパッタ手段と、前記ターゲットにガスを供給するガス供給手段と、を備えたカルーセル式の薄膜形成装置であって、
前記基体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記真空容器の側壁に取着されると共に前記基体保持手段の側面に対して垂直方向に配設された投光部及び受光部を有し、前記基体に形成される薄膜の膜物性値を測定する光学測定手段と、
前記回転位置検出手段により得られる前記基体の回転位置を番地情報に変換する番地情報生成部と、前記番地情報に基づいて前記光学測定手段で膜物性値の測定を行うタイミングを制御するタイミング決定部と、を有する測定制御手段と、
を備え、
前記タイミング決定部は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるときサンプリング開始信号を生成し、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリング停止信号を生成することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記光学測定手段は、前記基体保持手段の回転方向に沿って保持された複数の基体に形成される薄膜の膜物性値を測定し、その平均値を演算する平均値演算部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記ガス供給手段は、
ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、
該ガス貯蔵手段のガスを前記ターゲットに向けて供給するガス供給路と、
前記光学測定手段で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて前記ターゲットに供給されるガスの流量を調整する流量調整手段と、
を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記スパッタ手段は、
ターゲットと、
該ターゲットを保持し電力を供給するスパッタ電極と、
該スパッタ電極に電力を供給する電源と、
前記光学測定手段で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて前記ターゲットに供給される電力の量を調整する電力調整手段と、
を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記薄膜形成装置は、前記ターゲットから前記基体に供給される膜原料物質の量を調整する膜厚補正手段を更に備え、
前記膜厚補正手段は、
前記ターゲットと前記基体の間に配設される補正部材と、
前記光学測定手段で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて、前記ターゲットと前記基体との間で前記膜原料物質の移動を阻止する位置及び前記膜原料物質の移動を阻止しない位置との間で前記補正部材を進退自在に移動する補正部材駆動手段と、
を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
真空容器と、該真空容器の内部に設置され基体を保持する基体保持手段と、前記基体に膜原料物質を供給するターゲットと、該ターゲットに電力を供給するスパッタ手段と、前記ターゲットにガスを供給するガス供給手段と、を備えたカルーセル式の薄膜形成装置であって、
前記基体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記真空容器の側壁に取着されると共に前記基体保持手段の側面に対して垂直方向に配設された投光部及び受光部を有し、前記基体保持手段の回転軸線方向に複数配設され、前記回転軸線方向に沿って保持された複数の基体に形成される薄膜の物性値をそれぞれ測定する複数の光学測定手段と、
前記回転位置検出手段により得られる前記基体の回転位置を番地情報に変換する番地情報生成部と、前記番地情報に基づいて前記光学測定手段で膜物性値の測定を行うタイミングを制御するタイミング決定部と、を有する測定制御手段と、
を備え、
前記タイミング決定部は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるときサンプリング開始信号を生成し、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリング停止信号を生成することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項７】
前記光学測定手段は、前記基体保持手段の回転方向に沿って保持された複数の基体に形成される薄膜の膜物性値を測定し、その平均値を演算する平均値演算部を更に備えることを特徴とする請求項６記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
前記ガス供給手段は、
ガスを貯蓄するガス貯蔵手段と、
該ガス貯蔵手段と接続され、前記複数の光学測定手段に対応する位置に形成された複数の導入口を通じて前記ターゲットにガスを供給するガス供給路と、
前記光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいて、前記ターゲットに供給されるガスの流量を前記複数の導入口毎に独立に調整する流量調整手段と、
を具備することを特徴とする請求項６又は７記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
前記薄膜形成装置は、前記ターゲットから前記基体に供給される膜原料物質の量を調整する膜厚補正手段を更に備え、
前記膜厚補正手段は、
前記ターゲットと前記基体との間に配置される複数の補正小片と、
前記光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいて、前記ターゲットと前記基体との間で膜原料物質の移動を阻止する位置及び膜原料物質の移動を阻止しない位置との間で前記複数の補正小片をそれぞれ進退自在に移動する複数の補正部材移動手段と、
を具備することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１０】
前記回転位置検出手段は、ロータリーエンコーダを少なくとも含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１１】
前記ロータリーエンコーダは、前記基体保持手段の回転軸に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の薄膜形成装置。
【請求項１２】
前記ロータリーエンコーダは、アブソリュート型であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いて前記ターゲットをスパッタして前記基体保持手段に保持され回転する前記基体に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記基体の回転位置を番地情報で検出する回転位置検出工程と、
前記番地情報に基づいて膜物性値を測定するタイミングを決定するタイミング決定工程と、
該タイミング決定工程で決定されたタイミングに基づいて膜物性値の測定を行う光学測定工程と、
を備え、
前記タイミング決定工程は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるとき前記膜物性値のサンプリングが開始され、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリングが停止されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項１４】
前記光学測定工程は、前記膜物性値の平均値を演算する平均値演算工程を更に備えることを特徴とする請求項１３記載の薄膜形成方法。
【請求項１５】
前記薄膜形成工程は、前記光学測定工程で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて、前記基体に形成される薄膜の膜厚を調整する膜厚調整工程を更に備えることを特徴とする請求項１３又は１４記載の薄膜形成方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いて前記基体保持手段に保持され回転する前記基体に向けて前記ターゲットから膜原料物質を供給して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記基体の回転位置を番地情報で検出する回転位置検出工程と、
前記番地情報に基づいて膜物性値を測定するタイミングを決定するタイミング決定工程と、
前記タイミングに応じて、前記基体保持手段の回転軸線方向における複数位置で膜物性値の測定を開始する光学測定工程と、
前記複数位置で測定された膜物性値に基づいて、前記基体に形成される薄膜の膜厚分布を調整する膜厚分布調整工程と、
を備え、
前記タイミング決定工程は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるとき前記膜物性値のサンプリングが開始され、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリングが停止されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項１７】
前記光学測定工程は、前記膜物性値の平均値を演算する平均値演算工程を更に備えることを特徴とする請求項１６記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜形成装置及び薄膜形成方法に係り、特に、カルーセル式の回転機構を備えた薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング等の物理蒸着により、基板表面に光学薄膜を形成させて干渉フィルター、例えば反射防止フィルター、ハーフミラー、各種バンドパスフィルター、ダイクロイックフィルターなどの光学製品を製造したり、各種装飾品の表面に色付けコートを行ったりすることにより、特定の光学特性を有する装飾品等を製造することが一般的に行われている。
スパッタリングにより基板表面に膜原料物質を付着させる薄膜形成装置は、基板を保持する基板保持手段の回転機構の違いにより、ドーム式とカルーセル式の２種類に大別される。
【０００３】
ドーム式の薄膜形成装置は、ドーム状の基板ホルダの内面に複数の基板を保持して、基板に対してスパッタリングにより膜原料物質を付着させることで光学製品を製造する装置である。
このようなドーム式の薄膜形成装置では、基板ホルダの内面に複数の基板が保持された状態で、基板ホルダ回転軸を中心に基板ホルダの回転が行われることにより、この回転軸を中心に基板が公転している。この公転の間にスパッタ等の薄膜形成処理が行われることで、基板の表面に薄膜が形成される。
【０００４】
ここで、回転ホルダの回転軸は公転の中心であるため、回転ホルダの回転軸上に配置された基板は公転せずに一箇所にとどまったままである。従って、この位置に配置された基板を膜厚測定用のサンプル基板として、この基板に対して光学測定を行うことで膜厚等の膜物性値の測定を行うことが可能となっている。
このように、ドーム式の薄膜形成装置では、測定対象となるサンプル基板が一箇所にとどまった状態にあるので、膜厚測定のたびに基板ホルダの回転を停止する必要が無く、基板ホルダを回転した状態のままリアルタイムに膜厚等の膜物性値の測定を行うことが可能となっている。（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３３２２８号公報
【０００６】
一方、カルーセル式の薄膜形成装置では、筒状の回転ドラムの外周面に複数の基板が保持された状態で、回転軸を中心に回転ドラムが回転している。このように、カルーセル式の薄膜形成装置では、回転ドラムの外周面に基板が保持されているため、すべての基板は回転ドラムの回転軸を中心に公転している。このため、上記ドーム式の薄膜形成装置とは異なり、回転ドラムが回転している間は一箇所にとどまった状態の基板が存在しない。従って、膜厚等の物性値を測定するためには、回転ドラムの回転を一旦停止してから基板に対して光学測定等を行う必要があった。このような測定方法では、膜厚測定のたびに薄膜形成工程を停止しなければならないため、薄膜形成工程に時間がかかるという不都合があった。
このため、カルーセル式の回転機構を備えた薄膜形成装置において、基板に形成される薄膜の膜物性値をリアルタイムに測定することが可能な薄膜形成装置が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転ドラムの回転を停止せずに基板上に形成される膜物性値を測定する場合、回転ドラムの回転毎に同じ基板の同じ位置に対して同じ入射角で測定光を照射する必要がある。すなわち、回転ドラムは高速で回転しているため、適切なタイミングで測定動作を行わないと、基板表面の異なる位置や異なる入射角で照射された光に基づいて膜物性値を算出することとなり、膜物性値を正確に算出することが困難となる。
【０００８】
例えば、図１６は従来の膜厚測定装置で膜厚測定を行う際の課題を説明した説明図である。図１６（ａ）に示すように膜厚測定が適切なタイミングで行われ、測定光が受光器にまっすぐに入射した場合と、図１６（ｂ）に示すように膜厚測定が適切なタイミングで行われずに、受光器に入射する測定光の入射角度にずれが生じた場合とでは、受光器で受光する光の強度が異なる。膜厚等の膜物性値は受光器で受光した光の強度に基づいて演算されるため、受光した光の強度に違いが生じることにより、演算される膜物性値にも誤差が生じる。このため、膜物性値を正確に測定することが困難になるという不都合があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、基板に形成される薄膜の膜物性値をリアルタイムに且つ正確に測定することが可能な薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１の薄膜形成装置は、真空容器と、該真空容器の内部に設置され基体を保持する基体保持手段と、ターゲットをスパッタして前記基体に薄膜を形成するスパッタ手段と、前記ターゲットにガスを供給するガス供給手段と、を備えたカルーセル式の薄膜形成装置であって、前記基体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記真空容器の側壁に取着されると共に前記基体保持手段の側面に対して垂直方向に配設された投光部及び受光部を有し、前記基体に形成される薄膜の膜物性値を測定する光学測定手段と、前記回転位置検出手段により得られる前記基体の回転位置を番地情報に変換する番地情報生成部と、前記番地情報に基づいて前記光学測定手段で膜物性値の測定を行うタイミングを制御するタイミング決定部と、を有する測定制御手段と、を備え、前記タイミング決定部は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるときサンプリング開始信号を生成し、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリング停止信号を生成することにより解決される。
【００１１】
このように、請求項１の薄膜形成装置によれば、基体の回転位置を回転位置検出手段で検出し、この回転位置に基づいて膜物性値を測定するタイミングを制御している。このため、基体保持手段の回転により基体の位置が変動しても、常に基体の回転位置を検出して所望の回転位置にある基体の膜物性値を測定することが可能となる。すなわち、基体の回転位置が変動しても、常に同じ基体の同じ位置に対して同じ入射角で照射された測定光に基づいて膜物性値を測定することができる。
従って、基体保持手段を回転した状態のまま、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に測定することが可能となる。
【００１２】
また、請求項２の薄膜形成装置のように、請求項１の要件に加えて、前記光学測定手段は、前記基体保持手段の回転方向に沿って保持された複数の基体に形成される薄膜の膜物性値を測定し、その平均値を演算する平均値演算部を更に備えると好適である。
【００１３】
このように、請求項２の薄膜形成装置によれば、基体保持手段の回転方向に沿って保持された複数の基体に対して膜物性値の測定を行い、この結果得られた膜物性値の平均値を取得することが可能となる。すなわち、膜物性値の測定を単一の基体について測定を行う場合には、ノイズなどの要因により正確な膜物性値を取得することが困難な場合があるが、複数の基体で膜物性値の測定を行ってその平均値を演算することにより、測定される膜物性値のノイズを低減することが可能となる。
【００１４】
更に、上記課題は、請求項３の薄膜形成装置によれば、請求項１又は２の要件に加えて、前記ガス供給手段は、ガスを貯蔵するガス貯蔵手段と、該ガス貯蔵手段のガスを前記ターゲットに向けて供給するガス供給路と、前記光学測定手段で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて前記ターゲットに供給されるガスの流量を調整する流量調整手段と、を具備することにより解決される。
【００１５】
このように、請求項３の薄膜形成装置によれば、光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいてターゲットに供給されるガスの流量を調整している。すなわち、ターゲット近傍に供給されるガスの流量を調整することで、スパッタにより基体に供給される膜原料物質の量を調整して膜厚の調整を行うことが可能となる。
このように本発明の薄膜形成装置では、基体の回転位置を検出して、この回転位置に基づいて膜物性値の測定を行うため、基体保持手段を回転した状態のまま、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に測定することが可能となる。そして、このような正確な膜物性値に関する情報に基づいてターゲットに供給されるガスの流量を調整することで、基体に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となっている。従って、膜厚の調整を厳密に行うことができるため、所望の膜厚を有する光学製品を得ることが可能となる。
【００１６】
更に、上記課題は、請求項４の薄膜形成装置によれば、請求項１乃至３のいずれか１の要件に加えて、前記スパッタ手段は、ターゲットと、該ターゲットを保持し電力を供給するスパッタ電極と、該スパッタ電極に電力を供給する電源と、前記光学測定手段で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて前記ターゲットに供給される電力の量を調整する電力調整手段と、を具備することにより解決される。
【００１７】
このように、請求項４の薄膜形成装置によれば、光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいてターゲットに供給される電力の量を調整している。すなわち、スパッタ電極からターゲットに供給される電力の量を調整することで、基体に供給される膜原料物質の量を調整して膜厚の調整を行うことが可能となる。
本発明の薄膜形成装置では、基体の回転位置を検出して、この回転位置の情報に基づいて膜物性値に関する情報の測定を行うため、基体保持手段を回転した状態のまま、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に測定することが可能となる。そして、このような正確な膜物性値に基づいてターゲットに供給される電力の量を調整することで、基体に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となっている。従って、膜厚の調整を厳密に行うことができるため、所望の膜厚を有する光学製品を得ることが可能となる。
【００１８】
更にまた、請求項５の薄膜形成装置のように、請求項１乃至４のいずれか１の要件に加えて、前記薄膜形成装置は、前記ターゲットから前記基体に供給される膜原料物質の量を調整する膜厚補正手段を更に備え、前記膜厚補正手段は、前記ターゲットと前記基体の間に配設される補正部材と、前記光学測定手段で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて、前記ターゲットと前記基体との間で前記膜原料物質の移動を阻止する位置及び前記膜原料物質の移動を阻止しない位置との間で前記補正部材を進退自在に移動する補正部材駆動手段と、を具備すると好適である。
【００１９】
このように、請求項５の薄膜形成装置によれば、光学測定手段で測定された膜物性値又は膜物性値の平均値に基づいて、ターゲットの前面を遮蔽する補正部材を進退することで、基体に付着する膜原料物質の量を調整して基体に形成される薄膜の膜厚を調整している。
このように本発明の薄膜形成装置では、基体の回転位置を検出して、この回転位置の情報に基づいて膜物性値に関する情報の測定を行うため、基体保持手段を回転した状態のまま、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に測定することが可能となる。このような正確な膜物性値に関する情報に基づいて、補正部材駆動手段を制御して基体に形成される薄膜の膜厚を調整することができる。従って、膜厚の調整を厳密に行うことが可能となり、所望の膜厚を有する光学製品を得ることが可能となる。
【００２０】
上記課題は、請求項６の薄膜形成装置によれば、真空容器と、該真空容器の内部に設置され基体を保持する基体保持手段と、前記基体に膜原料物質を供給するターゲットと、該ターゲットに電力を供給するスパッタ手段と、前記ターゲットにガスを供給するガス供給手段と、を備えたカルーセル式の薄膜形成装置であって、前記基体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記真空容器の側壁に取着されると共に前記基体保持手段の側面に対して垂直方向に配設された投光部及び受光部を有し、前記基体保持手段の回転軸線方向に複数配設され、前記回転軸線方向に保持された複数の基体に形成される薄膜の物性値をそれぞれ測定する複数の光学測定手段と、前記回転位置検出手段により得られる前記基体の回転位置を番地情報に変換する番地情報生成部と、前記番地情報に基づいて前記光学測定手段で膜物性値の測定を行うタイミングを制御するタイミング決定部と、を有する測定制御手段と、を備え、前記タイミング決定部は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるときサンプリング開始信号を生成し、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリング停止信号を生成することにより解決される。
【００２１】
このように、請求項６の薄膜形成装置によれば、基体保持手段の回転軸線方向に複数配設され、この回転軸線方向に保持された複数の基体に形成される薄膜の膜物性値をそれぞれ測定する複数の光学測定手段が設けられている。このため、基体保持手段の回転軸線方向での膜厚分布を取得することが可能となっている。
そして光学測定手段は、回転位置検出手段で検出した基体の回転位置に基づいて膜物性値を測定するタイミングを制御している。従って、基体に形成される薄膜の膜厚分布を正確に取得することが可能となっている。
【００２２】
更に、請求項７の薄膜形成装置のように、請求項６の要件に加えて、前記光学測定手段は、前記基体保持手段の回転方向に沿って保持された複数の基体に形成される薄膜の膜物性値を測定し、その平均値を演算する平均値演算部を更に備えると好適である。
【００２３】
このように、請求項７の薄膜形成装置によれば、基体保持手段の回転方向に沿った複数の基体に対して膜物性値の測定を行い、複数の基板で得られた膜物性値の平均値を演算する平均値演算部を更に備えている。このため、複数の基体に対して得られた膜物性値の平均値を演算して取得することが可能となる。すなわち、単一の基体で膜物性値の測定を行った場合には、ノイズにより正確な膜物性値を取得することが困難な場合があるが、複数の基体で膜物性値の測定を行ってその平均値を演算した場合には、ノイズが少なく正確な膜物性値を取得することが可能となる。
【００２４】
更に、請求項８の薄膜形成装置によれば、請求項６又は７の要件に加えて、前記ガス供給手段は、ガスを貯蓄するガス貯蔵手段と、該ガス貯蔵手段と接続され、前記複数の光学測定手段に対応する位置に形成された複数の導入口を通じて前記ターゲットにガスを供給するガス供給路と、前記光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいて、前記ターゲットに供給されるガスの流量を前記複数の導入口毎に独立に調整する流量調整手段と、を具備すると好ましい。
【００２５】
このように、請求項８の薄膜形成装置は、複数の光学測定手段に対応する位置に形成された複数の導入口を通じてターゲットにガスを供給するガス供給路と、光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいてターゲットに供給されるガスの流量を複数の導入口毎に独立に調整する流量調整手段を備えている。このため、複数の光学測定手段で膜物性値を測定し、その膜物性値に応じて光学測定手段に対応する位置の導入口からターゲットに供給されるガスの流量を導入口毎に独立に調整することが可能となる。すなわち、光学測定手段で取得した膜厚分布に応じてターゲットに供給されるガスの流量を局所的に調整することで、膜厚分布に基づいて成膜をフィードバック制御することが可能となる。
従って、基体に形成される薄膜の膜厚分布を均一にしたり、所望のばらつきを持たせたりすることが可能となる。
【００２６】
更にまた、請求項９の薄膜形成装置によれば、請求項６乃至８のいずれか１の要件に加えて、前記薄膜形成装置は、前記ターゲットから前記基体に供給される膜原料物質の量を調整する膜厚補正手段を更に備え、前記膜厚補正手段は、前記ターゲットと前記基体との間に配置される複数の補正小片と、前記光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいて、前記ターゲットと前記基体との間で膜原料物質の移動を阻止する位置及び膜原料物質の移動を阻止しない位置との間で前記複数の補正小片をそれぞれ進退自在に移動する複数の補正部材移動手段と、を具備している。
【００２７】
このように、請求項９の薄膜形成装置は、ターゲットと基体との間に複数の補正小片が設けられており、補正小片駆動手段は光学測定手段で測定された膜物性値又は平均値に基づいて、複数の補正小片をそれぞれ進退可能に駆動することが可能となっている。すなわち、基体に形成される薄膜の膜厚分布に応じて補正小片の位置を移動させることで、基体に付着する膜原料物質の量を調整することにより、膜厚分布に基づいて成膜をフィードバック制御することが可能となる。
従って、基体に形成される薄膜の膜厚分布を均一にしたり、所望のばらつきを持たせたりすることが可能となる。
【００２８】
上記課題は、請求項１０の薄膜形成装置によれば、請求項１又は９の要件に加えて、前記回転位置検出手段は、ロータリーエンコーダを少なくとも含むことにより解決される。
また、請求項１１の薄膜形成装置のように、請求項１０の要件に加えて、前記ロータリーエンコーダは、前記基体保持手段の回転軸に設けられていると好適である。
更にまた、請求項１２の薄膜形成装置のように、請求項１０又は１１の要件に加えて、前記ロータリーエンコーダは、アブソリュート型であることが好ましい。
【００２９】
このように、請求項１０乃至１２の薄膜形成装置によれば、回転位置検出手段としてロータリーエンコーダを用いている。このロータリーエンコーダは基体保持手段の回転軸に設けられている場合には、基体保持手段の回転位置を好適に検出することが可能となる。すなわち、基体保持手段には基体が保持されているため、基体保持手段の回転位置を検出することにより、基体の回転位置を間接的に検出することが可能となっている。
【００３０】
また、上記課題は、請求項１３の薄膜形成方法によれば、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いて前記ターゲットをスパッタして前記基体保持手段に保持され回転する前記基体に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記基体の回転位置を番地情報で検出する回転位置検出工程と、前記番地情報に基づいて膜物性値を測定するタイミングを決定するタイミング決定工程と、該タイミング決定工程で決定されたタイミングに基づいて膜物性値の測定を行う光学測定工程と、を備え、前記タイミング決定工程は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるとき前記膜物性値のサンプリングが開始され、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリングが停止されることにより解決される。
【００３１】
このように、請求項１３の薄膜形成方法によれば、基体の回転位置を検出するし、この回転位置に基づいて膜物性値を測定するタイミングを決定し、このタイミングに基づいて膜物性値の測定を行っている。このため、基体保持手段の回転により基体の位置が変動しても、基体の同じ位置に対して同じ入射角で照射された光に基づいて膜物性値を測定することができる。従って、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に測定することが可能となる。
【００３２】
更に、請求項１４の薄膜形成方法によれば、前記光学測定工程は、前記膜物性値の平均値を演算する平均値演算工程を更に備えると好適である。
【００３３】
このように、請求項１４の薄膜形成方法によれば、膜物性値の平均値を演算することが可能となる。このため、複数の基体で膜物性値の測定を行ってその平均値を演算して取得することができる。従って、ノイズが少なく正確な膜物性値を取得することが可能となる。
【００３４】
また、請求項１５の薄膜形成方法によれば、前記薄膜形成工程は、前記光学測定工程で測定された前記膜物性値又は前記平均値に基づいて、前記基体に形成される薄膜の膜厚を調整する膜厚調整工程を更に備えることが好ましい。
【００３５】
このように請求項１５の薄膜形成方法では、基体の回転位置を検出して、この回転位置の情報に基づいて膜物性値に関する情報の測定を行うため、基体保持手段を回転した状態のまま、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に測定することが可能となる。
【００３６】
上記課題は、請求項１６の薄膜形成方法によれば、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いて前記基体保持手段に保持され回転する前記基体に向けて前記ターゲットから膜原料物質を供給して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記基体の回転位置を番地情報で検出する回転位置検出工程と、前記番地情報に基づいて膜物性値を測定するタイミングを決定するタイミング決定工程と、前記タイミングに応じて、前記基体保持手段の回転軸線方向における複数位置で膜物性値の測定を開始する光学測定工程と、前記複数位置で測定された膜物性値に基づいて、前記基体に形成される薄膜の膜厚分布を調整する膜厚分布調整工程と、を備え、前記タイミング決定工程は、前記基体が、該基体からの反射光が前記光学測定手段の受光部に対して略平行に入射する所定番地よりも一つ前の番地であるとき前記膜物性値のサンプリングが開始され、前記所定番地よりも一つ後の番地になるとサンプリングが停止されることにより解決される。
【００３７】
このように、請求項１６の薄膜形成方法では、基体の回転位置を検出して、この回転位置に基づいて膜物性値を測定するタイミングを決定し、このタイミングに応じて光学測定工程が行われる。この光学測定工程では、基体保持手段の回転軸線方向における複数位置で膜物性値の測定が行われる。このため、この光学測定工程では、複数の基体間や、単一の基体であっても基体表面の位置による膜厚分布を取得することが可能となっている。
このように、本発明の薄膜形成方法によれば、検出した基体の回転位置に基づいて、膜物性値を測定するタイミングを制御している。従って、基体に形成される薄膜の膜厚分布を正確に取得することが可能となっている。
本発明では、このような工程で取得された膜厚分布に基づいて、基体に形成される薄膜の膜厚分布を調整している。従って、基体に形成される薄膜の膜厚分布を均一にしたり、所望のばらつきを持たせたりすることが可能となる。
【００３８】
また、請求項１７の薄膜形成方法によれば、前記光学測定工程は、膜物性値の平均値を演算する平均値演算工程を更に備えると好適である。
【００３９】
このように、請求項１７の薄膜形成方法では、膜物性値の平均値を演算することが可能となる。このため、複数の基体で膜物性値の測定を行ってその平均値を演算して取得することにより、ノイズが少なく正確な膜物性値を取得することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、基体の回転位置を検出し、この回転位置に基づいて膜物性値の測定を行っている。このため、基体保持手段の回転により基体の位置が変動しても、基体の回転位置を検出して所望の回転位置にある基体の膜物性値を測定することが可能となる。すなわち、基体の位置が変動しても、常に同じ基体の同じ位置に対して同じ入射角で照射された測定光に基づいて膜物性値を測定することができる。従って、基体保持手段を回転した状態のまま、基体に形成される薄膜の膜物性値を正確に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】
【００４１】
以下に、本発明の第一の実施形態について図面を参照して説明する。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はなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００４２】
図１乃至図６は本発明の第一の実施形態に係る薄膜形成装置の説明図であり、図１は第一の実施形態に係る薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図２は第一の実施形態に係る薄膜形成装置を側面から見た部分断面図、図３は図１の成膜プロセス領域周辺を拡大して示した拡大断面図、図４は図３の矢視Ａ方向から見たターゲットの正面図、図５は図１の反応プロセス領域周辺を拡大して示した拡大断面図、図６は第一及び第二の実施形態に係る薄膜形成装置の機能ブロック図である。
【００４３】
本実施形態では、薄膜形成装置としてスパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行う薄膜形成装置を用いているが、本発明の薄膜形成装置としては、このようなマグネトロンスパッタに限定されず、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等の他の公知のスパッタを行う薄膜形成装置を用いることもできる。
【００４４】
本実施形態の薄膜形成装置では、目的の膜厚よりも相当程度薄い薄膜を基板表面に付着するスパッタ処理工程と、この薄膜に対して酸化等の処理を行って薄膜の組成を変換するプラズマ処理工程とにより基板表面に中間薄膜を形成し、このスパッタ処理とプラズマ処理を複数回繰り返すことで、目的の膜厚を有する最終薄膜を基板表面に形成している。
具体的には、スパッタ処理とプラズマ処理によって組成変換後における膜厚の平均値が０．０１〜１．５ｎｍ程度の中間薄膜を基板表面に形成する工程を、回転ドラムの回転毎に繰り返すことにより、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚を有する最終薄膜を形成している。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１は、真空容器１１と、回転ドラム１３と、スパッタ手段２０と、プラズマ発生手段６０と、を主要な構成要素としている。
【００４６】
真空容器１１は、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、略直方体形状をした中空体である。真空容器１１の内部は、図１に示すように、本発明の開閉扉としての扉１１Ｃによって薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂに分けられる。真空容器１１の上方には扉１１Ｃを収容する扉収納容器（不図示）が接続されており、扉１１Ｃは、真空容器１１の内部と扉収納室の内部との間でスライドすることで開閉する。
【００４７】
真空容器１１には、ロードロック室１１Ｂと真空容器１１の外部とを仕切る扉１１Ｄが設けられている。扉１１Ｄは、スライドまたは回動することで開閉する。真空容器１１の内部の薄膜形成室１１Ａには、排気用の配管１６ａ−１が接続され、この配管１６ａ−１には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１５ａが接続されている。配管１６ａ−１には開口が設けられており、この開口は真空容器１１内の成膜プロセス領域２０Ａと反応プロセス領域６０Ａとの間に配設されている。これにより、成膜プロセス領域２０Ａで飛散した膜原料物質を真空ポンプ１５ａで吸引することが可能となり、成膜プロセス領域２０Ａから飛散した膜原料物質が反応プロセス領域６０Ａに侵入して基板表面やプラズマ発生手段を汚染することを防止している。
また、真空容器１１の内部のロードロック室１１Ｂには、排気用の配管１６ｂが接続され、この配管１６ｂには真空容器１１内を排気するための真空ポンプ１５ｂが接続されている。
【００４８】
本実施形態の薄膜形成装置は、このようなロードロック室１１Ｂを備えているため、薄膜形成室１１Ａ内の真空状態を保持した状態で基板の搬入出を行うことが可能となる。従って、基板を搬出する毎に真空容器内を脱気して真空状態にする手間を省くことが可能となり、高い作業効率で成膜処理を行うことができる。
なお、本実施形態の真空容器１１は、ロードロック室１１Ｂを備えるロードロック方式を採用しているが、ロードロック室を設けないシングルチャンバ方式を採用することも可能である。また、複数の真空室を備え、それぞれの真空室で独立に薄膜形成を行うことが可能なマルチチャンバ方式を採用することも可能である。
【００４９】
回転ドラム１３は、表面に薄膜を形成させる基板Ｓを真空容器１１内で保持するための部材であり、本発明の基体保持手段に該当する。図２に示すように、回転ドラム１３は、複数の基板保持板１３ａと、フレーム１３ｂと、基板保持板１３ａ及びフレーム１３ｂを締結する締結具１３ｃを主要な構成要素としている。
基板保持板１３ａはステンレススチール製の平板状部材で、基板Ｓを保持するための複数の基板保持孔を、基板保持板１３ａの長手方向に沿って板面中央部に一列に備えている。基板Ｓは基板保持板１３ａの基板保持孔に収納され、脱落しないようにネジ部材等を用いて基板保持板１３ａに固定されている。また、基板保持板１３ａの長手方向における両端付近の板面には、後述する締結具１３ｃを挿通可能なネジ穴が設けられている。
【００５０】
フレーム１３ｂはステンレススチール製からなり、上下に配設された２つの環状部材で構成されている。フレーム１３ｂのそれぞれの環状部材には、基板保持板１３ａのネジ穴と対向する位置に複数のネジ穴が設けられている。基板保持板１３ａとフレーム１３ｂはボルトおよびナットからなる締結具１３ｃを用いて固定される。具体的には、ボルトを基板保持板１３ａ及びフレーム１３ｂのネジ穴に挿通してナットで固定することにより固定される。なお、本実施形態における回転ドラム１３は、平板状の基板保持板１３ａを複数配置しているため横断面が多角形をした多角柱状をしているが、回転ドラム１３の形状はこのような多角柱状のものに限定されず、中空の円筒状や円錐状のものであってもよい。
【００５１】
基板Ｓは本発明の基体に該当するものである。本実施形態では、基板Ｓはガラス製の円板状部材であり、薄膜形成処理により表面に薄膜が形成されるが、本発明の基体としては本実施形態のような円板状のものに限定されず、レンズ状のものや管状のもの等を用いることもできる。また、基板Ｓの材質も本実施形態のようなガラス製に限定されず、プラスチックや金属等であってもよい。
【００５２】
真空容器１１内部に設置された回転ドラム１３は、図１に示す薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂの間を移動できるように構成されている。本実施形態では、真空容器１１の底面にレール（不図示）が設置されており、回転ドラム１３はこのレールに沿って移動する。回転ドラム１３は、円筒の筒方向の回転軸線Ｚ（図２参照）が真空容器１１の上下方向になるように真空容器１１内に配設される。基板保持板１３ａをフレーム１３ｂに取り付ける際やフレーム１３ｂから取り外す際には、回転ドラム１３はロードロック室１１Ｂに搬送されて、ロードロック室１１Ｂ内で回転可能な状態にロックされている。一方、成膜中にあっては、回転ドラム１３は薄膜形成室１１Ａに搬送されて、薄膜形成室１１Ａ内で回転可能な状態にロックされている。
【００５３】
図２に示すように、回転ドラム１３の下面中心部は、モータ回転軸１８ａの上面と係合する形状になっている。回転ドラム１３とモータ回転軸１８ａは、モータ回転軸１８ａの中心軸線と回転ドラム１３の中心軸線と一致するよう位置決めされ、両者が係合することにより連結されている。回転ドラム１３下面のモータ回転軸１８ａと係合する面は絶縁部材で構成されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。また、真空容器１１とモータ回転軸１８ａとの間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００５４】
真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、真空容器１１の下部に設けられたモータ１７を駆動させることによってモータ回転軸１８ａが回転する。この回転に伴って、モータ回転軸１８ａに連結された回転ドラム１３は回転軸線Ｚを中心に回転する。各基板Ｓは回転ドラム１３上に保持されているため、回転ドラム１３が回転することで回転軸線Ｚを公転軸として公転する。
【００５５】
回転ドラム１３の上面にはドラム回転軸１８ｂが設けられており、回転ドラム１３の回転に伴ってドラム回転軸１８ｂも回転するように構成されている。真空容器１１の上面には孔部が設けられており、ドラム回転軸１８ｂはこの孔部を貫通して真空容器１１の外部に通じている。孔部の内面には軸受が設けられており、回転ドラム１３の回転をスムーズに行えるようにしている。また、真空容器１１とドラム回転軸１８ｂとの間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００５６】
次に、基板Ｓの表面に薄膜を形成する成膜プロセス領域２０Ａと反応プロセス領域６０Ａについて説明する。図１に示すように、真空容器１１の内壁には回転ドラム１３へ向かって仕切壁１２，１４が立設している。本実施形態における仕切壁１２，１４は真空容器１１と同じステンレススチール製の部材である。仕切壁１２，１４は、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３へ向けて四方を囲んだ状態で設けられている。
【００５７】
真空容器１１の側壁は外方に突出した横断面凸状をしており、突出した側面にはスパッタ手段２０が設けられている。成膜プロセス領域２０Ａは、真空容器１１の内壁面，仕切壁１２，回転ドラム１３の外周面及びスパッタ手段２０に囲繞された領域に形成されている。成膜プロセス領域２０Ａでは基板Ｓの表面に薄膜を形成するスパッタ処理が行われる。
一方、成膜プロセス領域２０Ａから回転ドラム１３の回転軸を中心として９０°離間した真空容器１１の側壁もまた、外方に突出した横断面凸状をしており、突出した側面にはプラズマ発生手段６０が設けられている。反応プロセス領域６０Ａは、真空容器１１の内壁面，仕切壁１４，回転ドラム１３の外周面及びプラズマ発生手段６０に囲繞された領域に形成されている。反応プロセス領域６０Ａでは、基板Ｓ上の薄膜に対してプラズマ処理が行われる。
【００５８】
図２に示すモータ１７によって回転ドラム１３が回転すると、回転ドラム１３の外周面に保持された基板Ｓが公転して、図１に示す成膜プロセス領域２０Ａに面する位置と反応プロセス領域６０Ａに面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、成膜プロセス領域２０Ａでのスパッタ処理と、反応プロセス領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返し行われて、基板Ｓの表面に薄膜が形成される。
【００５９】
（成膜プロセス領域２０Ａ）
以下に、本発明の成膜プロセス領域２０Ａについて説明する。図３に示すように、本発明の成膜プロセス領域２０Ａにはスパッタ手段２０が設置されている。なお、図中ではスパッタ手段２０を点線で囲んで示してある。
スパッタ手段２０は、ターゲット２２ａ，２２ｂを保持する一対のマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに電力を供給する交流電源２４と、電力制御手段としてのトランス２３により構成される。真空容器１１の壁面は外方に突出しており、この突出部の内壁にマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂが側壁を貫通した状態で配設されている。このマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、接地電位にある真空容器１１に不図示の絶縁部材を介して固定されている。
【００６０】
マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、複数の磁石が所定の方向に配置された構造を有している。そしてマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、トランス２３を介して交流電源２４に接続され、両電極に１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界が印加可能に構成されている。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには、ターゲット２２ａ，２２ｂがそれぞれ保持されている。図３に示すように、本実施形態のターゲット２２ａ，２２ｂの形状は平板状であり、ターゲット２２ａ，２２ｂの表面が回転ドラム１３の回転軸線Ｚと垂直となるように保持される。
【００６１】
本例のターゲット２２ａ，２２ｂは、基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、回転ドラム１３の側面に対向するようにマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂにそれぞれ保持される。ターゲットの材質としては、製造する光学製品の目的にあった任意のもの、例えば、ケイ素，ニオブ，チタン，アルミニウム，ゲルマニウム等を採用することが可能である。
【００６２】
図１乃至図３に示すように、成膜プロセス領域２０Ａの周辺にはスパッタガス供給手段と反応性ガス供給手段の２種類のガス供給手段３０が設けられている。なお、図中ではガス供給手段３０を一点差線で囲んで示してある。
スパッタガス供給手段は、スパッタガス貯蔵手段としてのスパッタガスボンベ３２と、ガス供給路としての配管３５ａ，３５ｃと、スパッタガスの流量を調整する流量調整手段としてのマスフローコントローラ３１と、を主要な構成要素として具備している。
また、反応性ガス供給手段は、反応性ガス貯蔵手段としての反応性ガスボンベ３４と、ガス供給路としての配管３５ａ，３５ｄと、反応性ガスの流量を調整する流量調整手段としてのマスフローコントローラ３３と、を主要な構成要素として具備している。
【００６３】
ガス供給手段３０を構成するスパッタガスボンベ３２、反応性ガスボンベ３４、マスフローコントローラ３１，３３はいずれも真空容器１１の外部に設けられている。マスフローコントローラ３１は、スパッタガスとしてのアルゴンガスを貯蔵する単一のスパッタガスボンベ３２に配管３５ｃを介してそれぞれ接続されている。また、マスフローコントローラ３３は、反応性ガスとしての酸素ガスを貯蔵する単一の反応性ガスボンベ３４に配管３５ｄを介してそれぞれ接続されている。
【００６４】
マスフローコントローラ３１とマスフローコントローラ３３はＹ字型の配管３５ａで接続されており、配管３５ａの一端は真空容器１１の側壁を貫通して成膜プロセス領域２０Ａのターゲット２２ｂの側部に延びている（図３及び図４参照）。配管３５ａの先端部には導入口３５ｂが形成されている。
導入口３５ｂは、ターゲット２２ｂの側部下方の所定の位置に配置されている。配管３５ａ，３５ｃ，３５ｄを通じて供給されるガスは、配管３５ａに設けられた導入口３５ｂからターゲット２２ａ，２２ｂの前面に導入される。
【００６５】
また、本実施形態では、スパッタガスをターゲットへ導入する配管と反応性ガスをターゲットへ導入する配管を共通にして、両ガスの混合ガスとしてターゲットへ導入する構成としている。しかしながら、ガス供給路としてはこのようなスパッタガス供給路と反応性ガスの供給路を共通としたものに限定されず、スパッタガス導入用の配管と反応性ガス導入用の配管をそれぞれ別々に設けて、それぞれのガスを別々の配管を通じてターゲット前面へ導入する構成としてもよい。
【００６６】
マスフローコントローラ３１，３３はガスの流量を調節する装置であり、ガスボンベからのガスが流入する流入口と、ガスを真空容器１１側へ流出させる流出口と、ガスの質量流量を検出するセンサと、ガスの流量を調整するコントロールバルブと、流入口より流入したガスの質量流量を検出するセンサと、センサにより検出された流量に基づいてコントロールバルブの制御を行う電子回路とを主要な構成要素として備えている（いずれも不図示）。電子回路には外部から所望の流量を設定することが可能となっている。
本実施形態では、マスフローコントローラ３１，３３は、いずれも後述するスパッタ制御装置５０に電気的に接続されており、スパッタ制御装置５０から流量設定の指示を受けてガス流量の調整を行っている。
【００６７】
流入口よりマスフローコントローラ３１，３３内に送入されたガスの質量流量は、センサにより検出される。センサの下流にはコントロールバルブが設けられており、コントロールバルブは、センサで検出した流量と、設定された基準値とを比較し、ガスの流量が基準値に近づくようにコントロールバルブの開閉を行うことで、流量の制御を行う。
【００６８】
スパッタガスボンベ３２からの不活性ガスは、マスフローコントローラ３１により流量を調節されて配管３５ａ内に導入される。一方、スパッタガスボンベ３２からの反応性ガスは、マスフローコントローラ３３により流量を調節されて配管３５ａ内に導入される。配管３５ａに流入した不活性ガス及び反応性ガスは混合ガスとなり、配管３５ａの導入口３５ｂより成膜プロセス領域２０Ａに配置されたターゲット２２ａ，２２ｂの前面に導入される。
スパッタガスとしては、例えばアルゴンやヘリウム等の不活性ガスが挙げられる。また、反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等が挙げられる。
【００６９】
成膜プロセス領域２０Ａにスパッタガスが供給されて、ターゲット２２ａ，２２ｂの周辺が不活性ガス雰囲気になった状態で、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに交流電源２４から交番電極が印加されると、ターゲット２２ａ，２２ｂ周辺のスパッタガスの一部は電子を放出してイオン化する。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに配置された磁石によりターゲット２２ａ，２２ｂの表面に漏洩磁界が形成されるため、この電子はターゲット表面近傍に発生した磁界中を、トロイダル曲線を描きながら周回する。この電子の軌道に沿って強いプラズマが発生し、このプラズマに向けてスパッタガスのイオンが加速され、ターゲット２２ａ，２２ｂに衝突することでターゲット表面の金属原子が叩き出される。この金属原子の一部はプラズマ中で反応性ガスと反応して、不完全反応物や、完全反応物に変換される。これらの金属原子，金属原子の不完全反応物，金属原子の完全反応物は、本発明の膜原料物質に相当し、基板Ｓの表面に付着して薄膜を形成する原料となる。
【００７０】
図３及び図４に示すように、成膜プロセス領域２０Ａの両側には、膜厚を補正する膜厚補正手段４０が設けられている。なお、図中には、膜厚補正手段４０を二点差線で囲んで示してある。
膜厚補正手段４０は、補正部材としての膜厚補正板４１ａ，４１ｂと、膜厚補正板４１ａ，４１ｂを進退可能に駆動する補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂとを主要な構成要素として備えている。本発明の薄膜形成装置は、このようにターゲットの前面に可動式の膜厚補正板４１ａ，４１ｂを備えており、この膜厚補正板４１ａ，４１ｂをターゲット２２ａ，２２ｂの中心方向に進退させることで、基板表面に付着する膜原料物質の量を調整し、均一な膜厚を有する基板を製造している。
なお、本実施形態では、ターゲット２２ａ，２２ｂの中央に面する位置に、固定された膜厚補正板４１ｃが配設されている。
【００７１】
膜厚補正板４１ａ，４１ｂは、ターゲット２２ａ，２２ｂから所定の間隔を隔てて、ターゲット２２ａ，２２ｂの前面にそれぞれ配置されている。図３に示すように、膜厚補正板４１ａは、ターゲット２２ａの幅方向と平行となる方向に配置され、主としてターゲット２２ａから飛翔する膜原料物質が基板Ｓに付着するのを遮蔽する板部材を有している。板部材の端部には板面と垂直方向に屈曲した屈曲部が形成されており、この屈曲部には板面と平行方向に螺旋状のネジ溝が形成されている。このネジ溝には、後述する螺旋棒４４ａのネジ溝が螺合している。同様に、膜厚補正板４１ｂにも屈曲部及びネジ溝が形成されており、後述する螺旋棒４４ｂのネジ溝が螺合している。
【００７２】
膜厚補正板４１ａ，４１ｂは、補正部材移動手段としての補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂによって、ターゲット２２ａ，２２ｂの中心方向にそれぞれ駆動可能となっている。補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂは、傘歯車を備えた原動軸４３ａ，４３ｂに接続されており、原動軸４３ａ，４３ｂは更に、同じく傘歯車を備えた螺旋棒４４ａ，４４ｂに接続されている。補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂの出力軸は、原動軸４３ａ，４３ｂと同軸に接続されており、補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂが回動することで、原動軸４３ａ，４３ｂも回動する。
【００７３】
原動軸４３ａ，４３ｂの先端には傘歯車が固定されており、この傘歯車には、螺旋棒４４ａ，４４ｂの傘歯車が噛合している。螺旋棒４４ａ，４４ｂは真空容器１１の壁面を貫通している。螺旋棒４４ａ，４４ｂにはネジ溝が形成されており、このネジ溝は前述したように、それぞれ膜厚補正板４１ａ，４１ｂのネジ溝とそれぞれ螺合している。
【００７４】
補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂの回転軸が回転すると、その回転は原動軸４３ａ，４３ｂを介して螺旋棒４４ａ，４４ｂに伝達される。そして螺旋棒４４ａ，４４ｂが回転すると、この回転により膜厚補正板４１ａ，４１ｂがターゲットの中心方向に摺動する。膜厚補正板４１ａ，４１ｂがターゲットの中心方向へ移動してターゲットの前面を遮蔽する面積が大きくなると、基板Ｓへ到達する膜原料物質の量が減少し、成膜レートが減少する。反対に、膜厚補正板４１ａ，４１ｂがターゲットの中心方向と反対方向に移動してターゲット２２ａ，２２ｂの前面を遮蔽する面積が小さくなると、基板Ｓへ到達する膜原料物質の量が増加し、成膜レートが増加する。
【００７５】
補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂは、スパッタ制御装置５０と電気的に接続されており、いずれもスパッタ制御装置５０により制御される。すなわち、スパッタ制御装置５０により、膜厚補正板４１ａ，４１ｂをターゲットの中心方向に移動させるよう指示があると、補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂは一方向に回転して、膜厚補正板４１ａ，４１ｂをそれぞれターゲットの中心方向に移動させる。反対に、スパッタ制御装置５０により、膜厚補正板４１ａ，４１ｂをターゲットの中心方向と反対へ移動させるよう指示があると、補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂは先ほどとは反対方向に回転して、膜厚補正板４１ａ，４１ｂをそれぞれターゲットの中心方向から離間するように移動させる。
【００７６】
真空容器１１の内壁にはストッパー４５ａ，４５ｂがそれぞれ設けられている。ストッパー４５ａ，４５ｂは、いずれも平板状部材で構成され、端部が垂直方向に屈曲した形状をしている。ストッパー４５ａ，４５ｂの板状領域の端面は、真空容器１１の内壁に対して略垂直となるように壁面に固定されている。ストッパー４５ａ，４５ｂの板面上には、膜厚補正板４１ａ，４１ｂの屈曲部のそれぞれの端面が当接しており、螺旋棒４４ａ，４４ｂの回動に伴って、膜厚補正板４１ａ，４１ｂはストッパー４５ａ，４５ｂの板面上を摺動する。ストッパー４５ａ，４５ｂには屈曲部が設けられているため、膜厚補正板４１ａ，４１ｂがターゲット中心方向へ移動しても、膜厚補正板４１ａ，４１ｂの屈曲部とストッパー４５ａ，４５ｂの屈曲部とが衝突するため、膜厚補正板４１ａ，４１ｂが脱落しないようになっている。
【００７７】
本実施形態の薄膜形成装置は、膜厚調整方法として、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに供給される電力の量を調整する方法、マスフローコントローラ３１，３３により成膜プロセス領域２０Ａに供給されるガスの流量を調整する方法、及び、補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂの回転方向を制御することにより膜厚補正板４１ａ，４１ｂを移動する方法の、３通りの膜厚調整方法を同時に用いて膜厚の調整を行っているが、いずれか１又は２の膜厚調整方法を用いて膜厚の調整を行ってもよい。
また、本発明の薄膜形成装置としては、これら３種類の膜厚調整方法のすべてにより膜厚を調整する必要は無く、いずれか１又は２の方法のみにより膜厚の調整を行ってもよい。
【００７８】
（反応プロセス領域６０Ａ）
続いて、反応プロセス領域６０Ａについて説明する。前述したように、反応プロセス領域６０Ａでは、成膜プロセス領域２０Ａで基板表面に形成された膜原料物質を酸化して、完全酸化物からなる薄膜の形成を行っている。
【００７９】
図５に示すように、反応プロセス領域６０Ａに対応する真空容器１１の壁面には、プラズマ発生手段６０を設置するための開口が形成されている。また、反応プロセス領域６０Ａには、マスフローコントローラ６６を介して反応性ガスボンベ６７内の反応性ガスを導入するための配管６８が接続されている。
【００８０】
仕切壁１４の反応プロセス領域６０Ａに面する壁面には、熱分解窒化硼素（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）からなる保護層が被覆されている。更に、真空容器１１の内壁面の反応プロセス領域６０Ａに面する部分にも熱分解窒化硼素からなる保護層が被覆されている。熱分解窒化硼素は、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用した熱分解法によって仕切壁１４や真空容器１１の内壁面へ被覆される。
【００８１】
プラズマ発生手段６０は、反応プロセス領域６０Ａに面して設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段６０は、ケース体６１と、誘電体板６２と、アンテナ６３と、マッチングボックス６４と、高周波電源６５と、を有して構成されている。なお、図中ではプラズマ発生手段６０を点線で囲んで示してある。
【００８２】
ケース体６１は、真空容器１１の壁面に形成された開口１１ａを塞ぐ形状を備え、ボルト（不図示）で真空容器１１の開口１１ａを塞ぐように固定されている。ケース体６１が真空容器１１の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段６０は真空容器１１の壁面に取り付けられている。本実施形態において、ケース体６１はステンレスで形成されている。
【００８３】
誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板６２は石英で形成されているが、誘電体板６２の材質としてはこのような石英だけではなく、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。誘電体板６２は、図示しない固定枠でケース体６１に固定されている。誘電体板６２がケース体６１に固定されることで、ケース体６１と誘電体板６２によって囲繞された領域にアンテナ収容室６１Ａが形成されている。
【００８４】
ケース体６１に固定された誘電体板６２は、開口１１ａを介して真空容器１１の内部（反応プロセス領域６０Ａ）に臨んで設けられている。このときアンテナ収容室６１Ａは、真空容器１１の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の内部とは、誘電体板６２で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の外部は、ケース体６１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室６１Ａの中にアンテナ６３が設置されている。なお、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１内部、及びアンテナ収容室６１Ａと真空容器１１外部との間は、それぞれＯリングで気密が保たれている。
【００８５】
本実施形態では、アンテナ収容室６１Ａの内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室６１Ａに排気用の配管１６ａ−２が接続されている。配管１６ａ−２には、真空ポンプ１５ａが接続されている。また、本実施形態において、配管１６ａ−２は真空容器１１の内部へも連通している。
【００８６】
配管１６ａ−１には、真空ポンプ１５ａから真空容器１１の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１６ａ−２には、真空ポンプ１５ａからアンテナ収容室６１Ａの内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室６１Ａの内部と真空容器１１の内部との間での気体の移動は阻止される。真空容器１１の内部の圧力や、アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力は、真空計（不図示）で測定される。
【００８７】
本実施形態では、薄膜形成装置１に制御装置（不図示）を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５ａによる排気を制御して、真空容器１１の内部やアンテナ収容室６１Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空容器１１の内部とアンテナ収容室６１Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。
【００８８】
アンテナ６３は、高周波電源６５から電力の供給を受けて、真空容器１１の内部（反応プロセス領域６０Ａ）に誘導電界を発生させ、反応プロセス領域６０Ａにプラズマを発生させるためのものである。本実施形態のアンテナ６３は、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。アンテナ６３のインピーダンスを低下するためには、電気抵抗の低い材料でアンテナ６３を形成するのが好ましい。そこで、高周波の電流がアンテナの表面に集中するという特性を利用して、アンテナ６３の本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ６３の表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。このように構成することで、高周波に対するアンテナ６３のインピーダンスを低減して、アンテナ６３に電流を効率よく流すことによりプラズマを発生させる効率を高めている。
【００８９】
アンテナ６３は、マッチング回路を収容するマッチングボックス６４を介して高周波電源６５に接続されている。マッチングボックス６４内には、図示しない可変コンデンサが設けられている。
アンテナ６３は、導線部を介してマッチングボックス６４に接続されている。導線部はアンテナ６３と同様の素材からなる。ケース体６１には、導線部を挿通するための挿通孔が形成されており、アンテナ収容室６１Ａ内側のアンテナ６３と、アンテナ収容室６１Ａ外側のマッチングボックス６４，高周波電源６５とは、挿通孔に挿通される導線部を介して接続される。導線部と挿通孔との間にはシール部材が設けられ、アンテナ収容室６１Ａの内外で気密が保たれる。
【００９０】
また、反応プロセス領域６０Ａの周辺には反応性ガス供給手段が設けられている。反応性ガス供給手段は、反応性ガスボンベ６７と、反応性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ６６と、反応性ガスを反応プロセス領域６０Ａに導入する配管６８を主要な構成要素として具備している。反応プロセス領域６０Ａの反応性ガスボンベ６７，マスフローコントローラ６６は、成膜プロセス領域２０Ａの反応性ガスボンベ３４、マスフローコントローラ３３と同様の装置を採用することが可能である。また、反応性ガスとしても、成膜プロセス領域２０Ａと同様に、酸素ガスなど公知のガスを採用することができる。
【００９１】
反応性ガスボンベ６７から配管６８を通じて反応性ガスが反応プロセス領域６０Ａに導入された状態で、アンテナ６３に高周波電源６５から電力が供給されると、反応プロセス領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマが発生する。このプラズマからは電子が放出され、この電子により基板Ｓの表面に形成された薄膜中の金属原子やこの金属原子の不完全酸化物は酸化され、金属原子の完全酸化物となる。
【００９２】
次に、本発明に係る光学測定手段について述べる。図１及び図２に示すように、本発明の光学測定手段８０は、投光用センサヘッド８１と、光ファイバ８２と、光源８３と、集光レンズ８５と、受光用センサヘッド９１と、光ファイバ９２と、光学検出装置９３と、を主要な構成要素として備えている。なお、投光用センサヘッド８１，光ファイバ８２，光源８３，集光レンズ８５は光学測定手段８０の投光部を構成する。また、受光用センサヘッド９１，光ファイバ９２，集光レンズ８５、光学検出装置９３は光学測定手段８０の受光部を構成する。
【００９３】
光源８３は、電源８４から供給される電力によって白色光を発する装置である。本実施形態ではハロゲンランプを使用している。ハロゲンランプは、石英ガラスの管体に希ガスと共にヨウ素等のハロゲン物質を封入したもので、電圧を印加することで白色光を発光する。ただし、光源としてはハロゲンランプに限定されず、例えば、半導体レーザ等も使用することが可能である。半導体レーザは、ガリウム・ヒ素などの単結晶基板の上に薄膜の単結晶膜を結晶成長させた素子を有し、この素子に電流を流すことでレーザ光を発振する装置である。また、例えばキセノンランプの光を偏光フィルターで偏光させて単色光を発光する装置なども使用することができる。
【００９４】
光源８３には、光ファイバ８２の一端が接続されている。光ファイバ８２の他端には投光用センサヘッド８１が設けられている。投光用センサヘッド８１は、円筒状部材の内部に光ファイバ８２の端部が収納された構造をしており、回転ドラム１３の側面に対して略垂直となるように、真空容器１１の側壁を貫通した状態で真空容器１１の側壁に取り付けられている。光源８３で発光した光は、光ファイバ８２の一端から入射し、光ファイバ内部を伝送して他端に設けられた投光用センサヘッド８１から回転ドラム１３方向へ出射する。投光用センサヘッド８１から出射した測定光は、集光レンズ８５で集光され、基板Ｓ表面に照射される。投光用センサヘッド８１から照射される光は広角に広がるため、これを収束するために集光レンズ８５が設けられている。集光レンズ８５を通過した測定光は、基板Ｓに向けて投光される。
【００９５】
基板Ｓに投光された測定光は、基板Ｓの表面と堆積された薄膜との間の界面で一部が透過して一部が反射する。すなわち、基板Ｓと薄膜とは材質が異なるため、光に対する屈折率が異なる。また、基板Ｓと大気でも屈折率が異なる。このため、基板Ｓと薄膜との間の界面、及び基板Ｓの表面では測定光の一部が反射する。反射光から膜厚を測定する具体的な方法については後述する。
【００９６】
基板Ｓから反射される反射光は、集光レンズ８５で収束され、受光用センサヘッド９１に入射する。受光用センサヘッド９１には光ファイバ９２の一端が接続されている。受光用センサヘッド９１は、投光用センサヘッド８１と同様に、円筒状部材の内部に光ファイバ９２の先端部が収納された構造をしており、回転ドラム１３の側面に向かって垂直方向に位置するように、真空容器１１の側壁を貫通した状態で真空容器１１の側壁に投光用センサヘッド８１と隣接して取り付けられている。光ファイバ９２の他端は光学検出装置９３に接続している。受光用センサヘッド９１に入射した反射光は、光ファイバ９２の内部を伝送して光学検出装置９３に入射する。
【００９７】
光学検出装置９３は光ファイバ９２から伝送された光の強度を測定する装置である。光学検出装置９３は、コリメータ９３ａと、分光素子としてのグレイティング９３ｂと、受光素子としてのフォトダイオード９３ｃと、Ａ−Ｄ変換部９３ｄと、演算手段としてのＣＰＵ（不図示）と、記憶手段としてのメモリ及びハードディスク（いずれも不図示）と、を主要な構成要素として具備している。
光学検出装置９３に入射した反射光はコリメータ９３ａを通過する。コリメータは細いスリットが複数設けた平板状部材で、光ファイバから伝送された反射光を平行な光線の束に偏向する。コリメータ９３ａを通過した反射光はグレイティング９３ｂに照射される。
【００９８】
グレイティング９３ｂは回折格子を備え、コリメータ９３ａから入射した光のうち所定の波長の光のみを出射する機能を有している。グレイティング９３ｂは回転軸を有しており、グレイティング９３ｂに入射する光とグレイティング９３ｂとの相対角度を変更することにより、出射する光の波長を変更することが可能となっている。グレイティング９３ｂから出射した光はフォトダイオード９３ｃに照射される。
【００９９】
フォトダイオード９３ｃは、基板Ｓから反射した光を検知する受光素子である。本実施形態では受光素子としてフォトダイオードが用いられている。フォトダイオードはｐ型およびｎ型の半導体を結合したもので、その接合面に光が当たるとその光の強度に応じた電流を発生する。その電流はＡ−Ｄ変換部９３ｄへ出力される。
Ａ−Ｄ変換部９３ｄは、フォトダイオード９３ｃから出力される電気信号をデジタル信号に変換して出力する機能を有する。すなわち、Ａ−Ｄ変換部９３ｄでは、フォトダイオード９３ｃで受光した光の強度をデジタル信号化して出力している。Ａ−Ｄ変換部９３ｄから出力されたデジタル信号は、膜物性値としてＣＰＵで処理される。
【０１００】
ＣＰＵではＡ−Ｄ変換部９３ｄから伝送される膜物性値に基づいて膜厚の演算を行う。ここで、光学検出装置９３で膜厚を演算する原理を説明する。集光レンズ８５で収束された測定光は、薄膜が形成されている基板Ｓ上に常時照射されている。基板Ｓ上に照射された測定光は膜の表面で反射する光と、薄膜と基板との境界で反射する光が干渉を起こして、全体としてのエネルギー反射率が膜厚により変化する。
【０１０１】
薄膜がこのような屈折率ｎｓの透明基板に形成された場合、基板から反射または基板を透過する測定光の光量、薄膜の幾何学的膜厚ｄの増加とともに周期的に極値を表すことが知られている。すなわち、図９に示すように、薄膜の屈折率をｎ，測定光の波長をλとすると、形成された薄膜の光学膜厚ｎｄがλ／４の整数倍となるたびに、光量に周期的な極値が現れる。この極値を基に光学膜厚ｎｄの値を算出することで、幾何学的膜厚ｄを測定することができる。
【０１０２】
より詳細に説明すると、まず基板から反射した光の強度をもとに所定の時間における光の強度を積算することで光量を算出する。次に、スパッタ開始後に測定された測定光の極値近傍における光量の平均値とスパッタ開始前における光量との差をＡ、極値を過ぎた任意点での光量と極値近傍での光量の平均値との差をＢとして、Ｂ／Ａを算出する。一方、所定の膜厚を有する基板のＢ／Ａの値を異なる膜厚を有する複数の基板に対して事前に測定しておき、Ｂ／Ａ値と膜厚との相関関係を関数として光学検出装置９３のメモリに格納しておく。そして、成膜処理工程において所定のタイミングで光量をサンプリングしてＢ／Ａの実測値を演算する。この演算された結果と事前に記憶されたＢ／Ａ値の関数に基づいて、基板に形成された薄膜の膜厚を膜厚演算部であるＣＰＵで演算する。演算された膜厚値は、光学検出装置９３の膜厚記憶部であるメモリやハードディスクに格納される。
【０１０３】
光学検出装置９３では、基板Ｓから反射する反射光のうち、測定制御コンピュータ９６から指示されるタイミングで測定光のサンプリングを行い、このサンプリングした測定光に基づいて膜厚を演算している。測定制御コンピュータ９６からの指示は、後述するようにロータリーエンコーダ１００で検出された回転位置に基づいている。
測定された膜厚の値は、測定制御コンピュータ９６に出力され、ディスプレイに表示することが可能となっている。オペレータは、このディスプレイにリアルタイムに表示される膜厚の値を確認することで、成膜工程の進行具合を確認することができる。
【０１０４】
光学検出装置９３は、上述したように単一の基板Ｓについて膜厚を演算する構成としているが、回転ドラム１３の回転方向に沿った複数の基板に対して膜厚を測定して、その平均値を演算する平均値演算部を備える構成としてもよい。図６には、平均値演算部を備えた光学検出装置９３が示されている。平均値演算部は、平均値算出ソフトウェアを光学検出装置９３の記憶手段に予め記憶させておき、この平均値算出ソフトウェアに基づいてＣＰＵで算出された膜厚を順次平均化することで平均値演算処理を行わせることが可能となっている。このように平均値演算部を備えることで、複数の基板で膜厚の測定を行ってその平均値を演算して取得することが可能となるため、ノイズが少なく正確な膜厚を測定することが可能となる。この平均値による膜厚測定や膜厚制御については、後述する第二の実施形態において詳細に説明する。
【０１０５】
図６に示すように、測定制御コンピュータ９６は、演算手段としてのＣＰＵと、記憶手段としてのハードディスク及び半導体メモリと、複数の入力端子と、複数の出力端子と、を主要な構成要素として備えている。入力端子には入力手段としてのキーボード及びマウスが接続されており、出力端子には出力手段としてのディスプレイが接続されている。光学検出装置９３の別の入力端子には測定制御コンピュータ９６が電気的に接続されている。測定制御コンピュータ９６の更に別の入力端子には、後に述べるロータリーエンコーダ１００と接続された絶対位置信号生成装置１１１が電気的に接続されている。
一方、測定制御コンピュータ９６の別の出力端子には、スパッタ制御装置５０が電気的に接続されている。スパッタ制御装置５０は、スパッタの開始や停止、成膜レートの調整などの薄膜形成装置１の制御全般を行う装置である。
【０１０６】
次に、回転ドラム１３の回転位置を検出する回転位置検出手段について説明する。図７は、本発明の回転位置検出手段の一例としてのロータリーエンコーダ１００の斜視部分断面図である。ロータリーエンコーダ１００は、ハウジング１０１（図７では不図示）と、ロータリーエンコーダ回転軸１０２と、回転スリット板１０３と、固定スリット板１０４と、発光素子１０５と、受光素子１０６とにより構成される。
【０１０７】
ロータリーエンコーダ１００は回転ドラム１３の回転角度（アナログ量）をパルス信号（デジタル量）に変換する機能を有する。本実施形態では、ロータリーエンコーダ１００としてアブソリュート型のロータリーエンコーダが用いられている。アブソリュート型のロータリーエンコーダは、回転の有無にかかわらず現在の回転位置を絶対位置情報として出力する。このため、回転ドラム１３が停止している場合であっても回転ドラム１３の絶対位置情報を常時取得することが可能となる。
本発明のロータリーエンコーダ１００は、回転ドラム１３の回転位置を検出する。また、回転ドラム１３の外周面には基板Ｓが保持されている。従って、本発明の薄膜形成装置は、回転ドラム１３の回転位置をロータリーエンコーダ１００で検出することにより、基板Ｓの回転位置を間接的に検出することが可能となっている。
【０１０８】
図７では示していないが、ハウジング１０１は、ロータリーエンコーダ回転軸１０２，回転スリット板１０３，固定スリット板１０４，発光素子１０５，受光素子１０６を収納するケースである。図２に示すとおり、ハウジング１０１は、固定部材１０１ａを用いて真空容器１１の上面に固定されている。
【０１０９】
ロータリーエンコーダ回転軸１０２は、カップリング１１０を介してドラム回転軸１８ｂに接続されている。ロータリーエンコーダ回転軸１０２の端面と、ドラム回転軸１８ｂの端面を接合して、接合面周囲をカップリングで固定することで、両回転軸を固定している。回転ドラム１３の底面にはモータ１７が接続されており、モータ１７の駆動により回転ドラム１３が回転する。その回転はドラム回転軸１８ｂ，カップリング１１０を介してロータリーエンコーダ回転軸１０２へ伝達され、ロータリーエンコーダ回転軸１０２は回転する。
【０１１０】
図７に戻って、ロータリーエンコーダ回転軸１０２の端面には、回転スリット板１０３が、回転スリット板１０３の中心軸とロータリーエンコーダ回転軸１０２が同軸となるように取り付けられている。回転スリット板１０３は、ドラム回転軸１８ｂの回転に伴って、ロータリーエンコーダ回転軸１０２を回転軸として回転する。
【０１１１】
回転スリット板１０３は、エポキシ樹脂などから構成された円板状部材であり、板面には複数のスリット１０３ａが設けられている。円板状部材の板面には、複数のスリットから構成されるトラックが複数設けられている。各トラックは円板状部材の中心から同心円状に配置されている。同じトラックに配置されるスリット１０３ａは同一の形状をしており、互いに等間隔に配置されている。また、異なるトラックに配置されるスリット１０３ａは、互いに異なる形状をしている。
【０１１２】
固定スリット板１０４は、複数の格子状スリット１０４ａが設けられた平板状部材である。固定スリット板１０４は、回転スリット板１０３に対して一定間隔を空けて平行に設けられている。固定スリット板１０４はハウジング１０１に固定されている。このため、ロータリーエンコーダ回転軸１０２が回転しても固定スリット板１０４は回転しない。
【０１１３】
ハウジング１０１内には、複数の発光素子１０５および複数の受光素子１０６が設けられている。発光素子１０５および受光素子１０６は、回転スリット板１０３と固定スリット板１０４を挟んで互いに対向して配置されている。発光素子１０５としては、発光ダイオードなど公知の素子が用いられる。受光素子１０６としては、フォトトランジスタなど公知の素子が用いられる。発光素子１０５および受光素子１０６は、回転スリット板１０３のトラック数と同じ数だけそれぞれ設けられている。
【０１１４】
発光素子１０５から照射される光は、回転スリット板１０３のスリット１０３ａおよび固定スリット板１０４の格子状スリット１０４ａの両スリットを透過した場合に受光素子１０６で検出される。ロータリーエンコーダ回転軸１０２が回転することにより回転スリット板１０３が回転して、回転スリット板１０３のスリットとスリットの間で光路が遮られた場合には、受光素子１０６では光は検出されない。
【０１１５】
複数の受光素子１０６は、それぞれ異なるトラックにおいてスリット１０３ａを通過する光を検知する。スリット１０３ａの形状や配置はトラック毎にそれぞれ異なっているため、回転スリット板１０３の回転位置によって光を受光している受光素子１０６の組み合わせは異なる。逆にいえば、光を受光している受光素子１０６の組み合わせに基づいて、回転ドラム１３の回転位置を決定することができる。
【０１１６】
ロータリーエンコーダ１００の受光素子１０６は、図６に示すように、絶対位置信号生成装置１１１と電気的に接続されている。絶対位置信号生成装置１１１は、回転ドラム１３の回転位置を絶対値として出力する。絶対位置信号生成装置１１１は、Ａ−Ｄ変換部１１１ａおよび絶対位置信号生成部１１１ｂを備える。
【０１１７】
Ａ−Ｄ変換部１１１ａはロータリーエンコーダ１００の受光素子１０６に電気的に接続され、受光素子１０６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。すなわち、受光素子１０６で検出した明暗情報を波形整形して矩形波のパルス信号として出力する。これにより、アナログ量である回転ドラム１３の回転位置をデジタル信号に変換することができる。
【０１１８】
絶対位置信号生成部１１１ｂは、Ａ−Ｄ変換部１１１ａから出力されるデジタル信号を基に、回転ドラム１３の絶対位置情報を演算する。絶対位置信号生成部１１１ｂでは、発光素子１０５からの光を受光している受光素子１０６の組み合わせから、回転ドラム１３の回転位置を一義的に決定する。回転ドラム１３の回転位置は二進数のデータとして測定制御コンピュータ９６へ出力される。
【０１１９】
測定制御コンピュータ９６へ入力された回転位置は、測定制御コンピュータ９６のＣＰＵで演算処理されて実数値化される。本実施形態で使用されるロータリーエンコーダ１００の分解能は１６ビットであるため、回転ドラム１３の回転位置は「１」から「６５５３６」までの数値情報に変換される。以下、回転ドラム１３の回転位置を「番地」と呼ぶ。番地情報は測定制御コンピュータ９６の記憶手段に保持される。
【０１２０】
本実施形態で使用されるロータリーエンコーダ１００は１６ビットの分解能を有している。すなわち、（３６０／６５５３６）°の回転角の変化を検出することができる。ただし、本発明で用いられるロータリーエンコーダの分解能はこれに限定されず、１６ビットよりも分解能が低いものであっても、回転ドラム１３の回転位置を十分に検出できるものであれば使用できる。なお、１６ビットよりも分解能が高いロータリーエンコーダも当然使用することができる。
【０１２１】
本実施形態で使用されているロータリーエンコーダ１００は光学素子を用いる光学式であるが、回転円板の外周面に一定間隔ごとに磁性体を配置し、円板の回転による磁気の変化を検知する磁気式であってもよい。また、本実施形態で使用するロータリーエンコーダ１００はアブソリュート式を採用しているが、回転軸が回転している場合にのみ回転位置を出力するインクリメンタル式であってもよい。
ただし、ロータリーエンコーダ１００としては、回転の有無にかかわらず常時回転位置を検出することが可能なアブソリュート式であるほうが好適である。
【０１２２】
測定制御コンピュータ９６は、ロータリーエンコーダ１００で検出された回転位置を番地情報に変換する番地情報生成部と、ロータリーエンコーダ１００で検出された回転位置に基づいて光学検出装置９３の測定タイミングを制御するタイミング決定部を備えている。番地情報生成部では、ロータリーエンコーダ１００で検出された回転位置に基づいて、測定制御コンピュータ９６のＣＰＵが回転位置を番地情報に変換する。タイミング決定部では、番地情報生成部で生成された番地情報に基づいて、光学検出装置９３において反射光のサンプリングを行うタイミングが決定される。具体的には、所定の番地（例えば、１９９番地）になるとサンプリング開始信号が生成され、このサンプリング開始信号が光学検出装置９３に送信される。また、所定の番地（例えば、２０１番地）になるとサンプリング停止信号が生成されて光学検出装置９３に送信される。
なお、測定制御コンピュータ９６は本発明の測定制御手段に相当する。
【０１２３】
光学検出装置９３は受信したサンプリング開始信号に応答して反射光のサンプリングを開始する。サンプリングが開始されると、光学検出装置９３のフォトダイオードで受光される反射光の光量データがメモリに記憶される。サンプリングは光学検出装置９３の内部クロックに同期して行われ、測定制御コンピュータ９６からのサンプリング停止信号を受信するまで継続される。サンプリング停止信号を受信した場合には、光学検出装置９３は光量データのサンプリングを停止する。そして、サンプリング開始信号を受信した後からサンプリング停止信号を受信するまでの間に受光した光量の積算値に基づいてＣＰＵによりＢ／Ａ値の算出が行われる。更に、ＣＰＵではこのＢ／Ａ値の実測値に基づいて膜厚が算出される。
【０１２４】
このように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、ロータリーエンコーダ１００で検出した回転位置に基づいて光学検出装置９３で膜厚を測定するタイミングを決定しているため、一回転ごとに所定の回転位置にある基板Ｓに対して膜厚の測定を行うことができる。すなわち、回転ドラム１３の回転により基板Ｓの位置が変動しても、常に同じ基板の同じ位置に対して同じ入射角で照射された測定光に基づいて膜厚を測定することができる。従って、膜厚を正確に測定することが可能となる。
【０１２５】
更に、図１及び図６に示すように、測定制御コンピュータ９６は、スパッタ制御装置５０に電気的に接続されている。スパッタ制御装置５０は膜厚制御信号生成部を備えており、測定制御コンピュータ９６から入力される膜厚データに基づいて成膜レートを調整して、膜厚を制御する膜厚制御信号を生成する。
【０１２６】
スパッタ制御装置５０は更に、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに電力を供給するトランス２３に電気的に接続されており、膜厚制御信号をトランス２３に送信することが可能となっている。膜厚制御信号を受信したトランス２３は、膜厚制御信号に応答してマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに供給される電力量を調整することが可能となっている。このように、本実施形態の薄膜形成装置では、トランス２３を制御することで成膜レート、すなわち基板Ｓに供給される膜原料物質の量を調整して、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となっている。
具体的には、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに供給される電力の量を大きくすると、ターゲット２２ａ，２２ｂがスパッタされる量が多くなり、基板Ｓに付着する膜原料物質の量が多くなる。逆に、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに供給される電力の量を小さくすると、ターゲット２２ａ，２２ｂがスパッタされる量が少なくなり、基板Ｓに付着する膜原料物質の量が少なくなる。
【０１２７】
また、スパッタ制御装置５０は、マスフローコントローラ３１，３３に電気的に接続されており、膜厚制御信号をマスフローコントローラ３１，３３に送信することが可能となっている。膜厚制御信号を受信したマスフローコントローラ３１，３３は、膜厚制御信号に応答して、マスフローコントローラ３１，３３を通過するガスの流量を制御することが可能となっている。
具体的には、スパッタ制御装置５０は、マスフローコントローラ３１，３３を通過するガスの流量を流量設定値として送信して、マスフローコントローラ３１，３３内の電子回路に流量の設定値として格納する。マスフローコントローラ３１，３３は、通過するガスの流量がこの設定値に近づくようにコントロールバルブの開閉を行って、流量を調整する。ガスの流量が増加すると、ターゲット２２ａ，２２ｂに供給されるスパッタガスの量が多くなる。従って、スパッタされる量が増加するため、成膜レートが上昇して膜厚が増加する。逆に、ガスの流量が減少すると、ターゲット２２ａ，２２ｂに供給されるスパッタガスの量が少なくなる。従って、スパッタされる量が減少するため、成膜レート下降する。
【０１２８】
更にまた、スパッタ制御装置５０は、補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂに電気的に接続されており、膜厚制御信号を補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂに送信することが可能となっている。膜厚制御信号を受信した補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂは、膜厚制御信号に応答して、膜厚補正板４１ａ，４１ｂの移動量を調整することが可能となっている。
具体的には、スパッタ制御装置５０は、膜厚補正板４１ａ，４１ｂがターゲット２２ａ，２２ｂの中心方向へ向かうように補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂを駆動すると、ターゲット２２ａ，２２ｂの前面を覆う膜厚補正板４１ａ，４１ｂの面積が増加して、基板Ｓに付着する膜原料物質の量が減少する。逆に、膜厚補正板４１ａ，４１ｂがターゲット２２ａ，２２ｂの中心方向から離れるように補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂを駆動すると、ターゲット２２ａ，２２ｂの前面を覆う膜厚補正板４１ａ，４１ｂの面積が減少して、基板Ｓに付着する膜原料物質の量が増加する。このような制御を行うことにより、基板Ｓに形成される膜厚を調整して、所望の膜厚とすることが可能となる。
【０１２９】
本実施形態の薄膜形成装置１は、上述のようにスパッタ制御装置５０によりターゲット２２ａ，２２ｂに供給される電力量の調整、ターゲットに供給されるガスの流量の調整、及び、膜厚補正板の移動量の調整の３つの調整を行うことができるように構成されているが、これらのうちいずれか１のみ、あるいはいずれか２つを調整できるものとしてもよい。
【０１３０】
本実施形態の薄膜形成装置１では、ロータリーエンコーダ１００で検出した回転位置に基づいて光学検出装置９３で膜厚を測定するタイミングを決定しているため、上述したように膜厚を正確に測定することが可能となる。このような正確な膜厚情報に基づいてスパッタ制御装置５０により成膜レートの調整が行われるため、膜厚の調整を厳密に行うことが可能となり、所望の膜厚を有する光学製品を得ることができる。
【０１３１】
次に、本実施形態の薄膜形成装置１を用いて薄膜を製造する方法について、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を積層させた薄膜を製造する二つの実施形態を挙げて説明する。薄膜の形成は、薄膜形成の準備を行う工程、酸化ケイ素の薄膜を形成する工程、薄膜形成を終了する工程の順に行われる。
本実施形態の薄膜形成装置１では、ターゲット２２ａ，２２ｂとしてケイ素を、成膜プロセス領域２０Ａに導入されるスパッタガスとしてアルゴンガスを、成膜プロセス領域２０Ａに導入される反応性ガスとして酸素ガスを、反応プロセス領域６０Ａに導入される反応性ガスとして酸素ガスを使用している。
【０１３２】
（第一の実施形態）
本発明における第一の実施形態に係る薄膜形成処理工程の流れを示す。図８は第一の実施形態に係る薄膜形成処理工程を示すフロー図である。本実施形態では、回転ドラム１３の回転位置が２００番地にある基板Ｓに対して、膜厚測定を一回転ごとに行っている。実際の測定では、１９９番地から２０１番地までの間に光学検出装置９３で受光した光の全光量を取得して、膜厚の演算に用いている。
【０１３３】
ステップ１（ＳＡ１）は、膜厚を測定する番地とスパッタを終了する膜厚を設定するステップである。測定制御コンピュータ９６のキーボードからオペレータが所望の条件を入力する。本実施形態では、回転位置が２００番地にある基板Ｓに対して膜厚測定を行うように設定する。この２００番地では、測定する予定の基板から反射する光が受光用センサヘッド９１に対して平行に入射することが事前に確認されている。また、オペレータはキーボードから所望のスパッタ終了膜厚をセットする。入力された終了膜厚は、測定制御コンピュータ９６内でＢ／Ａ値に変換される。
【０１３４】
ステップ２（ＳＡ２）は、薄膜形成準備処理を開始するステップである。まず、ターゲット２２ａ，２２ｂをマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに保持させる。本実施形態では、ターゲット２２ａ，２２ｂの材料としてケイ素（Ｓｉ）を用いる。扉１１Ｃを閉じた状態で真空ポンプ１５ａを作動させて排気を行い、薄膜形成室１１Ａを１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。このとき、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３が開放され、アンテナ収容室６１Ａも同時に排気される。
【０１３５】
その後、回転ドラム１３をロードロック室１１Ｂの位置でロックした状態で、回転ドラム１３に基板Ｓを保持した基板保持板１３ａを取り付ける。続いて、扉１１Ｄを閉じた状態で真空ポンプ１５ｂを作動させてロードロック室１１Ｂを排気し、１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。更に、扉１１Ｃを開いて回転ドラム１３を薄膜形成室１１Ａへ移動させる。回転ドラム１３を薄膜形成室１１Ａへ移動させた後に扉１１Ｃを再び閉じる。真空容器１１の内部，アンテナ収容室６１Ａの内部を上述の所定の圧力に減圧する。その後、真空容器１１の内部，アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力が安定した後に、成膜プロセス領域２０Ａの圧力を１．０×１０−１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
【０１３６】
ステップ３（ＳＡ３）は、回転ドラム１３の回転を開始するステップである。回転ドラム１３の回転は、オペレータが薄膜形成装置１の図示しない操作パネルに設けられたドラム回転スイッチを押すことにより開始される。ドラム回転スイッチを押すと、モータ１７が作動して回転ドラム１３が回転する。また、測定制御コンピュータ９６には、ロータリーエンコーダ１００から回転ドラム１３の回転位置（番地情報）が出力される。測定制御コンピュータ９６はまた、検出される番地情報と測定制御コンピュータ９６の内部クロックに基づいて回転ドラム１３の回転速度を演算する。回転ドラム１３の回転速度がほぼ一定になると次のステップへ移行する。
【０１３７】
本実施形態における薄膜形成装置では、成膜プロセス領域２０Ａにおいて基板Ｓの表面に薄膜を形成し、続く反応プロセス領域６０Ａにおいてこの薄膜の酸化処理を行うことで基板表面に中間薄膜を形成している。このため、回転ドラム１３の回転が遅いと、成膜プロセス領域２０Ａにおいて形成される薄膜が厚くなり、反応プロセス領域６０Ａでこれを完全には酸化することが困難となり、不純物の混じった不均一な薄膜が形成されるという不都合がある。
【０１３８】
また、反応プロセス領域６０Ａにおいて行われる酸化工程では、薄膜の酸化反応により薄膜の膨張現象が起こる。このような体積の増加は薄膜内部に圧縮応力を生じる。成膜プロセス領域２０Ａで形成される薄膜の膜厚が厚い場合、生成される薄膜は薄膜間の隙間構造が少なく、酸化ケイ素が密に凝集した薄膜構造となっている。このような薄膜では、反応プロセス領域６０Ａでの酸化反応による体積膨張の影響が大きい。一方、成膜プロセス領域２０Ａで形成される薄膜の膜厚が薄い場合、生成される薄膜は薄膜間に生じる隙間構造を多く有している。このような薄膜において体積が膨張した場合、増加した体積は隙間構造に吸収されるため、薄膜内部に圧縮応力が生じにくい。
【０１３９】
更に、回転ドラム１３が低速回転している場合は、回転のぶれが大きく、正確な膜厚測定や薄膜形成処理の制御が困難となる。一方、回転ドラム１３の回転速度が大きい場合、回転軸の回転部分に発生する遠心力が大きく、ぶれの少ない安定した回転が得られる。
【０１４０】
上述のように、回転ドラム１３の回転速度が小さい場合には様々な問題が生じる。このような問題を回避するため、薄膜形成処理においては回転ドラム１３の回転速度は早いほうが好ましく、特に２０ｒｐｍ以上であることが好適である。
本発明の薄膜形成装置は、ロータリーエンコーダ１００を用いて基板の回転位置を検出して、この回転位置に基づいて薄膜測定を行っているため、回転ドラム１３をこのような高速で回転した状態のまま膜厚の測定をリアルタイムに行うことが可能となっている。
【０１４１】
ステップ４（ＳＡ４）は、投光を開始するステップである。本実施形態では連続光を照射するので、光源８３の図示しないスイッチをオペレータがオンにすることで投光が開始される。なお、投光の開始をオペレータが手動で行うのでは無く、例えば光源８３を測定制御コンピュータ９６と電気的に接続して、所定の条件になると測定制御コンピュータ９６からの指示により自動的に投光を行うようにしてもよい。
光源のスイッチがオンになると、電源８４から供給される電力により光源８３は白色光を発光する。光源８３からの光は光ファイバ８２内を伝送して、投光用センサヘッド８１端部より基板Ｓの表面に照射される。なお、本実施形態において、ドラム回転ステップ（Ｓ３）の後に投光工程が開始されているが、ドラム回転ステップ（Ｓ３）や薄膜形成準備ステップ（Ｓ２）の間に開始されてもよい。
【０１４２】
ステップ５（ＳＡ５）は、回転ドラム１３の回転位置をチェックして、１番地か否かを判断するステップである。現在の番地が１番地である場合は薄膜形成処理を開始する（ステップ６）。１番地でない場合は、１番地になるまで薄膜形成処理を開始せずに待機する。
【０１４３】
ステップ６（ＳＡ６）は、薄膜形成処理を開始するステップである。薄膜形成処理は、成膜プロセス領域２０Ａおよび反応プロセス領域６０Ａで行われる。成膜プロセス領域２０Ａでは、ターゲット２２ａ，２２ｂに対してスパッタが行われて、基板Ｓの表面にケイ素やケイ素の不完全反応物からなる薄膜が形成される。続く反応プロセス領域６０Ａでは、成膜プロセス領域２０Ａで形成された薄膜に対して酸化処理を行うことにより、ケイ素の完全反応物を主とした中間薄膜が形成される。
【０１４４】
測定制御コンピュータ９６からスパッタ制御装置５０へスパッタ開始指示が与えられて、薄膜形成処理が開始される。スパッタ開始指示を受けたスパッタ制御装置５０は、交流電源２４および高周波電源６５に対して、それぞれトランス２３およびマッチングボックス６４に交流電圧を印加するよう指示を出す。このスパッタ開始指示により、薄膜形成装置１においてスパッタが開始される。
なお、ターゲット２２ａ，２２ｂと基板Ｓの間に配置され、ターゲット２２ａ，２２ｂの前面を遮蔽する遮蔽部材を設けておき、スパッタ開始指示が与えられた場合にこの遮蔽部材をターゲット２２ａ，２２ｂの前面から移動してターゲット２２ａ，２２ｂから膜原料物質が基板Ｓに到達可能となるように構成してもよい。
【０１４５】
スパッタ開始指示によりターゲット２２ａ，２２ｂに交番電界が掛かるようになると、ターゲット２２ａ，２２ｂが交互にアノードとカソードになり、成膜プロセス領域２０Ａでプラズマが形成される。このプラズマによってカソード上のターゲット２２ａ，２２ｂに対してスパッタが行われる。
【０１４６】
続いて基板Ｓは、回転ドラム１３の回転にともなって、成膜プロセス領域２０Ａに面する位置から反応プロセス領域６０Ａに面する位置に搬送される。反応プロセス領域６０Ａには、反応性ガスボンベ６７から反応性ガスとして酸素ガスを導入されている。
【０１４７】
反応プロセス領域６０Ａでは、アンテナ６３に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加されて、プラズマ発生手段６０によって反応プロセス領域６０Ａにプラズマが発生している。反応プロセス領域６０Ａの圧力は、好ましくは０．７×１０−１〜１．０Ｐａに維持される。また、少なくとも反応プロセス領域６０Ａにプラズマを発生させている際中は、アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力は１０−３Ｐａ以下を保持する。
【０１４８】
そして、回転ドラム１３が回転して、ケイ素や不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ２（０＜ｘ２＜１））、ケイ素の完全酸化物（ＳｉＯ２）からなる薄膜が形成された基板Ｓが、反応プロセス領域６０Ａに面する位置に搬送される。反応プロセス領域６０Ａでは、薄膜を構成する膜原料物質のうちケイ素や不完全酸化ケイ素をプラズマ処理によって酸化反応させる工程が行われる。すなわち、プラズマ発生手段６０によって反応プロセス領域６０Ａに発生させた酸素ガスのプラズマにより、ケイ素や不完全酸化ケイ素を酸化反応させてケイ素の完全酸化物やケイ素の不完全酸化物に変換させる。
【０１４９】
本実施形態では、成膜プロセス領域２０Ａで形成された薄膜のうちケイ素やケイ素の不完全酸化物を反応プロセス領域６０Ａで酸化反応させることで、ケイ素の完全酸化物のみからなる中間薄膜や、所望の割合でケイ素（Ｓｉ）やケイ素の不完全酸化物を有する中間薄膜を形成する。
【０１５０】
この反応プロセス領域６０Ａにおける膜組成変換工程では、反応プロセス領域６０Ａで膜組成変換されて得られる中間薄膜の膜厚よりも、成膜プロセス領域２０Ａで形成される薄膜の膜厚のほうが厚くなる。すなわち、成膜プロセス領域２０Ａで形成される薄膜を構成する膜原料物質のうち、ケイ素やケイ素の不完全酸化物をケイ素の不完全酸化物やケイ素の完全酸化物に変換することにより薄膜の膨張が起こり、膜厚が厚くする。
以下、回転ドラム１３の回転毎に、成膜プロセス領域２０Ａでのスパッタ処理と反応プロセス領域６０Ａでの酸化処理が繰り返される。これにより、基板の表面に複数回中間薄膜が積層されて所望の膜厚を有する最終薄膜が形成される。
【０１５１】
ステップ７（ＳＡ７）は、ロータリーエンコーダ１００で検出した現在の番地をチェックし、１９９番地であるか否かを判断するステップである（本発明の回転位置検出工程に相当する）。現在の番地が１９９番地である場合は、測定制御コンピュータ９６から光学検出装置９３に光量Ｒｔのサンプリング開始信号が送信されて、光量Ｒｔのサンプリングを開始するステップ（Ｓ８）に移行する（本発明のタイミング決定工程に相当する）。現在の番地が１９９番地でない場合は、１９９番地になるまで光量Ｒｔのサンプリングせずに待機する。
【０１５２】
ステップ８（ＳＡ８）は、光学検出装置９３で受光した反射光の光量データをサンプリングするステップである。本実施形態では、測定光は常に基板Ｓの表面に照射されており、測定光が基板Ｓで反射された場合には、光学検出装置９３でも常に反射光を受光している。光学検出装置９３のフォトダイオード９３ｃで検出される光量Ｒｔは光学検出装置９３のメモリに順次記憶される。
【０１５３】
ステップ９（ＳＡ９）は、ロータリーエンコーダ１００で検出した現在の番地をチェックして、２０１番地であるか否かを判断するステップである。現在の番地が２０１番地である場合は、光量データのサンプリングを終了して、続く膜厚演算ステップに移行する（ステップＳ１０）。２０１番地でない場合は、光量データのサンプリングを継続する。測定制御コンピュータ９６では、１９９番地から２０１番地までの間に受光した光の強度を積算して光量Ｒｔを算出する。
このように、本実施形態の薄膜形成方法によれば、一回転ごとに常に同じ番地の測定光に基づいて膜厚の演算が行われるため、膜厚を正確に取得することが可能となっている。
【０１５４】
ステップ１０（ＳＡ１０）は、光学検出装置９３で受光した測定光の光量Ｒｔに基づいて膜厚演算を行うステップである（本発明の光学測定工程に相当する）。本ステップでは、ステップ７からステップ９までの工程で得られた光量Ｒｔに基づいて膜厚を演算している。膜厚を算出する方法については、光学検出装置９３の説明において既に述べたとおりである。
【０１５５】
ステップ１１（ＳＡ１１）は、膜厚の調整を行うステップである。本ステップでは、ステップ１０で取得した膜厚の情報に基づいて、スパッタ手段２０のトランス２３、ガス供給手段のマスフローコントローラ３１，３３、及び、膜厚補正板４１ａ，４１ｂを駆動する補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂのいずれか少なくとも１つを制御することにより、膜厚の調整を行っている。
【０１５６】
すなわち、測定制御コンピュータ９６は、光学検出装置９３で測定された膜厚を取得して、この膜厚に基づいてスパッタ制御装置５０に膜厚調整を行うように指示を出す。具体的には、光学検出装置９３で測定された膜厚が目標とする膜厚よりも薄い場合には、測定制御コンピュータ９６はスパッタ制御装置５０に対して、成膜レートを増加する方向に薄膜形成装置１を制御するよう指示を出す。成膜レートを増加するよう指示を受けたスパッタ制御装置５０は、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに供給される電力を増加するか、マスフローコントローラ３１，３３を制御して成膜プロセス領域２０Ａに供給されるガスの量を増加させるか、あるいは補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂを駆動して膜厚補正板４１ａ，４１ｂをターゲットの中心方向から離間するように移動させるか、のいずれか少なくとも１つを行うことにより、成膜レートを増加させる。
【０１５７】
反対に、測定制御コンピュータ９６で取得した膜厚が目標とする膜厚よりも厚い場合には、測定制御コンピュータ９６はスパッタ制御装置５０に対して、成膜レートを減少するよう方向に薄膜形成装置１を制御するよう指示を出す。成膜レートを減少するよう指示を受けたスパッタ制御装置５０は、マグネトロンスパッタ電極２１ａ、２１ｂに供給される電力を減少するか、マスフローコントローラ３１，３３を制御して成膜プロセス領域２０Ａに供給されるガスの量を減少させるか、あるいは補正板駆動モータ４２ａ，４２ｂを駆動して膜厚補正板４１ａ，４１ｂをターゲットの中心方向に向かって移動させるか、のいずれか少なくとも１つを行うことにより、成膜レートを減少させる。
このように、本発明の薄膜形成装置によれば、回転ドラム１３を回転した状態のまま、リアルタイムに膜厚を測定して、この膜厚に基づいて成膜レートを調整するため、所望の薄膜を有する光学製品を製造することが可能となっている。
【０１５８】
ステップ１２（ＳＡ１２）は、現在の膜厚がＳ１で設定した終了膜厚か否かを判断するステップである。終了膜厚かどうかは、光学検出装置９３で測定された膜厚と、予め設定しておいた終了膜厚を比較することで行われる。膜厚の実測値が終了膜厚以上である場合は、薄膜形成処理の停止位置か否かを判断するステップ１３（Ｓ１３）へ移行する。
【０１５９】
ステップ１３（ＳＡ１３）では回転ドラム１３の現在の番地をチェックして、回転位置が１番地である場合は薄膜形成処理を停止する（Ｓ１４）。１番地でない場合は、１番地になるまで薄膜形成処理を継続し、１番地になったときに薄膜形成処理を停止する。これにより、オペレータが設定した終了膜厚とほぼ等しい膜厚で薄膜形成処理を停止することが可能となり、所望の膜厚を有する基板を得ることができる。
【０１６０】
また、本実施形態では、回転ドラム１３の回転位置に基づいて薄膜形成処理の開始と停止を行っている。すなわち、ステップ４において回転ドラム１３の回転位置が１番地の時に薄膜形成処理の開始を行い、ステップ１３において開始位置である１番地と同じ１番地で薄膜形成処理を停止している。このため、回転ドラム１３に保持されているすべての基板について同じ回数回転したことになり、すべての基板について同じ回数薄膜形成処理が行われたことになる。仮にドラム停止位置を厳密に制御せずに薄膜形成処理を停止した場合は、ドラム上の回転位置によっては一回転分回転数の少ない基板が生じることになる。一回転分回転数が少ないと、一回転分薄膜形成処理が行われなかったことになる。この一回転分による膜厚の違いは、例えば薄膜形成レートが０．５ｎｍ／ｓで回転速度が６０ｒｐｍの場合では、約０．５ｎｍである。
【０１６１】
このように、本実施形態の薄膜形成装置によれば、薄膜形成処理を開始した位置と同じ位置で薄膜形成処理を終了するため、回転数の違いにより基板間で膜厚に違いが生じることがなく、すべての基板について均質な膜厚を有する基板を得ることが可能である。
【０１６２】
ステップ１４（ＳＡ１４）は、スパッタ処理の停止を行うステップである。前述したように、スパッタ処理を停止する位置を厳密に設定しているため、回転数の違いにより基板間で膜厚に違いが生じることがない。スパッタ処理を停止するには、測定制御コンピュータ９６からスパッタ制御装置５０へスパッタ停止指示を送る。
【０１６３】
スパッタ停止指示を受けたスパッタ制御装置５０は、交流電源２４からトランス２３への電力の供給を停止する。また、高周波電源６５から、マッチングボックス６４への電力の供給を停止する。これにより、成膜プロセス領域２０Ａでの薄膜形成処理と、反応プロセス領域６０Ａでの酸化処理の両方の処理が停止し、スパッタ処理が終了する。
【０１６４】
ステップ１５（ＳＡ１５）は、投光を停止するステップである。このステップでは光源を停止して、測定光の投光を終了する。光源８３の停止は、オペレータが光源８３のスイッチをオフにすることで行われる。なお、本ステップは、次のドラム停止ステップが終了してから行ってもよい。また、投光を停止する操作は、オペレータが手動で行うのでは無く、膜厚測定装置等により自動的に行う構成としてもよい。
【０１６５】
ステップ１６（ＳＡ１６）は、回転ドラム１３の回転を停止するステップである。回転ドラム１３の停止は、薄膜形成装置１の操作パネルに設けられたドラム停止スイッチをオペレータが押すことにより行われる。ドラム停止スイッチを押すと、モータ１７の駆動が停止し、回転ドラム１３を回転が停止する。測定制御コンピュータ９６に表示されるドラム回転速度が０ｒｐｍになって回転ドラム１３が完全に停止すると、次の薄膜形成終了処理を行う。
【０１６６】
ステップ１７（ＳＡ１７）は、薄膜形成終了処理を行うステップである。回転ドラム１３の回転が停止すると、回転ドラム１３とモータ１７との係合を解除する。続いて回転ドラム１３を真空容器１１下面に設けられたレール上に載置し、薄膜形成室１１Ａからロードロック室１１Ｂへ搬送する。その後、扉１１Ｃを閉じて薄膜形成室１１Ａを真空状態に保ったままにして、次回の成膜処理に備える。
【０１６７】
続いて、ロードロック室１１Ｂに備えられた真空ポンプ１５ｂの駆動を停止し、ロードロック室１１Ｂ内を徐々に大気圧へ開放する。ロードロック室１１Ｂ内に備えられた図示しない真空計を確認して、大気圧になった時点で扉１１Ｄを開き、基板保持板１３ａをフレーム１３ｂから取り外す。基板保持板１３ａから基板Ｓを回収して、一連の薄膜形成工程が終了する。
【０１６８】
以上、本実施形態に係る薄膜形成処理について詳細に説明を行った。本発明では、基板Ｓの回転位置を正確に検出して膜厚を測定している。このため、２０ｒｐｍ以上の回転速度で回転ドラム１３を回転させた状態でもリアルタイムに且つ正確に膜厚を測定することが可能である。
【０１６９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る膜厚測定処理の流れを示す。図１０は第２実施形態に係る薄膜形成処理工程の流れを示すフロー図である。本実施形態では、３２枚の基板保持板１３ａを備えたドラムにおいて膜厚を計測する例について説明する。
【０１７０】
図６に示すように、本実施形態の光学検出装置９３には平均値演算部が設けられており、平均値の算出が行われる。
本実施形態と第一の実施形態との相違点は、本実施形態では回転ドラム１３の回転方向に沿って保持された複数の基板に対して光量のデータを取得し、光学検出装置９３の平均値演算部で光量の平均値を算出して、これを膜厚演算に用いている点にある。すなわち、本実施形態では、まず回転ドラム１３の回転方向に沿って３２枚の基板保持板１３ａに保持されている基板についてそれぞれ光量Ｒｔ（ｎ）を測定し、１回転で合計３２枚の基板について光量を測定する。次に、この３２枚の基板について平均値演算部で光量の平均値を求める。この平均光量Ｒａｖｅを基にして平均膜厚を演算する。このように、本実施形態では複数の基板で得られたデータを基に膜厚を演算するため、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比が大きく、正確な膜厚情報を得ることができる。
【０１７１】
ステップ１（ＳＢ１）は、膜厚を測定する番地と、スパッタを終了する膜厚を設定するステップである。測定制御コンピュータ９６のキーボードからオペレータが所望の条件を入力する。ここでは、（２０４８×ｎ）番地（ｎは整数）にある基板Ｓに対して膜厚測定を行うように設定している。最初の２０４８番地では、測定しようとする基板から反射する光が受光用センサヘッド９１に対して平行に入射することが事前に確認されている。
【０１７２】
回転ドラム１３は、回転軸線Ｚを中心として３２枚の基板保持板１３ａが放射状に取り付けられており、その横断面形状は正三十二角形である。このため、２０４８番地の基板から反射する光が受光用センサヘッド９１に対して平行に入射すると、（２０４８×２）番地においても同様に、基板から反射する光が受光用センサヘッド９１に対して平行に入射する。すなわち、（２０４８×ｎ）番地において、基板から反射する光が受光用センサヘッド９１に対して平行に入射する。このように、本実施形態における薄膜形成工程では、ドラムが一回転すると、円周上に設けられた３２枚の基板について膜厚の測定をおこなうことになる。
また、オペレータはキーボードから所望のスパッタ終了膜厚をセットする。入力された終了膜厚は、測定制御コンピュータ９６内でＢ／Ａ値に変換される。
【０１７３】
ステップ２（ＳＢ２）からステップ６（ＳＢ６）は、第一の実施形態におけるステップ２（ＳＡ２）からステップ６（ＳＡ６）とそれぞれ同じ処理であるため、ここでは説明を省略する。ステップ６（ＳＢ６）において、スパッタ処理を開始する直前にカウンタｎを初期化する。
【０１７４】
ステップ７（Ｓ７）は、ロータリーエンコーダ１００で検出した現在の番地をチェックし、（２０４８×ｎ）−１番地（ｎは整数）であるか否かを判断するステップである。現在の番地が（２０４８×ｎ）−１番地である場合は、測定制御コンピュータ９６から光学検出装置９３に光量Ｒｔ（ｎ）のサンプリング開始信号を送信して、ステップ８の光量Ｒｔ（ｎ）のサンプリングを開始するステップ８に移行する。現在の番地が（２０４８×ｎ）−１番地でない場合は、（２０４８×ｎ）−１番地になるまで光量Ｒｔ（ｎ）のサンプリングせずに待機する。
【０１７５】
ステップ８（ＳＢ８）は、光学検出装置９３で受光した反射光の光量データをサンプリングするステップである。本実施形態の光学検出装置９３では、測定光は常に基板に対して照射されており、受光装置側でも入射する反射光は常にフォトダイオード９３ｃで受光されている。この受光している反射光のうち所定のタイミングのもののみをサンプリングして、膜厚演算に用いている。サンプリングされて光学検出装置９３のフォトダイオード９３ｃで検出される反射光の光量Ｒｔ（ｎ）は、光学検出装置９３のメモリに順次記憶される。サンプリングは、測定制御コンピュータ９６から後述するサンプリング終了信号が送信されるまで継続される。
【０１７６】
ステップ９（ＳＢ９）は、ロータリーエンコーダ１００で検出した現在の番地をチェックして、（２０４８×ｎ）＋１番地であるか否かを判断するステップである。現在の番地が（２０４８×ｎ）＋１番地である場合は、測定制御コンピュータ９６から光学検出装置９３へ光量データのサンプリングを終了する指示が送信されて、次の膜厚演算ステップに移行する（ステップＳ１０）。（２０４８×ｎ）＋１番地でない場合は、光量Ｒｔ（ｎ）の取り込みを継続する。このようにして、（２０４８×ｎ）−１番地から（２０４８×ｎ）＋１番地までの３番地の間に受光した光量Ｒｔ（ｎ）の積算値を光学検出装置９３で算出する。得られたＲｔ（ｎ）の値は光学検出装置９３の膜厚記憶部であるメモリ又はハードディスクに格納される。なお、ステップ７からステップ９までの各ステップは、本発明において、回転位置が所定の位置かどうかを判断する工程に該当する。
【０１７７】
ステップ１０（ＳＢ１０）は、カウンタｎをインクリメントするステップである。本実施形態では２０４８番地毎にカウンタの数値が加算されてゆく。すなわち、基板一枚を測定する毎にカウンタの数値がアップしてゆく。
【０１７８】
ステップ１１（ＳＢ１１）は、カウンタｎの値が３２かどうかを判断するステップである。ｎ＝３２である場合は、回転ドラム１３上の保持された一周分の基板すべてについて光量Ｒｔ（ｎ）のデータの取り込みが済んだことになる。この場合は、次の平均光量算出ステップに進む。カウンタｎが３２でない場合は、ｎが３２になるまでステップ７からステップ１０の工程を続け、光量Ｒｔ（ｎ）値を測定制御コンピュータ９６のメモリに格納してゆく。
【０１７９】
ステップ１２（ＳＢ１２）は、回転ドラム１３が一回転する間に測定を行った３２枚の基板について、その光量Ｒｔ（ｎ）の平均値を算出するステップである。平均光量Ｒａｖｅを算出するための式は、以下の通りである。
【数１】
0004800734.tif 000002
このステップは、本発明において、光の特性値の平均値を算出する工程に該当する。また、このステップでは、カウンタｎを再び初期化する。
【０１８０】
ステップ１３（ＳＡ１３）は、膜厚の演算を行うステップである。本ステップでは、ステップ１２で得られた光量Ｒｔの平均値を用いて光学検出装置９３で膜厚を演算している。膜厚を算出する方法については、光学検出装置９３の説明において既に述べたとおりである。
【０１８１】
ステップ１４（ＳＢ１４）からステップ２０（ＳＢ２０）については、第一の実施形態におけるステップ１１（ＳＡ１１）からステップ１７（ＳＡ１７）とそれぞれ同じ処理が行われている。よってここでは説明を省略する。
【０１８２】
このように、本発明の第二の実施形態に係る薄膜形成装置では、複数の基板で得られた光量の値を平均して、この平均値を元に膜厚の演算を行っている。従って、一つの基板で得られた光量から膜厚を演算する場合と比較して、ノイズの影響を受けにくく、安定した膜厚を取得することが可能となる。
【０１８３】
（第三の実施形態）
続いて、本発明の第三の実施形態に係る薄膜形成装置について説明する。本実施形態の薄膜形成装置は、成膜プロセス領域で局所的に成膜レートに局所的な変動が生じて、その結果として基板に形成される薄膜の膜厚に差が生じた場合であっても、その差の情報を膜厚分布としてリアルタイムに取得することが可能であり、更にこの膜厚分布に基づいて成膜レートを局所的に調節することにより均一な膜厚を有する基板を提供することが可能となっている。
【０１８４】
成膜プロセス領域でのこのような局所的な成膜レートの変動は、ターゲット表面近傍に発生するプラズマの密度分布が均一でないことによりターゲットのエロージョン領域に局所的な違いが生じることや、スパッタガスの導入口近傍と遠方とで生じるスパッタガスの密度の違い、あるいは真空装置内の回転ドラム駆動機構などに膜原料物質が付着して回転速度が径時変化すること等の要因により発生する。
【０１８５】
以下に、本実施形態の薄膜形成装置について説明する。図１１は第三の実施形態に係る薄膜形成装置の側面図、図１２は本実施形態の成膜プロセス領域周辺を拡大して示した拡大断面図、図１３は図１２の矢視Ｂ方向から見たターゲットの正面図、図１４は図１２の矢視Ｃ方向から見たターゲットの正面図である。本実施形態の薄膜形成装置は、複数の基板に対して同時に膜厚の測定を行うことが可能な光学測定手段を備えている。光学測定手段は、基板の回転方向と垂直方向に配設された複数の投光部と、各投光部から投光され、基板表面で反射する光を受光する複数の受光部とを備えたことを特徴とする。そして、これら複数の受光部で受光した反射光に基づいて、成膜プロセス領域２０Ａ内で局所的に成膜レートを調整して基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整する。
なお、本実施形態における成膜プロセス領域２０Ａ，反応プロセス領域６０Ａや、光学測定手段１８０の配置は図１に示す実施形態と同様である。
【０１８６】
図１１に示すように、本発明の光学測定手段１８０は、投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５と、光ファイバ１８２と、光源１８３と、電源１８４と、集光レンズ１８５−１〜１８５−５と、受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５と、光ファイバ１９２と、光学検出装置１９３と、測定制御コンピュータ１９６を主要な構成要素として備えている。なお、投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５，光ファイバ１８２，光源１８３，電源１８４，集光レンズ１８５−１〜１８５−５は投光部を構成している。また、集光レンズ１８５−１〜１８５−５，受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５，光ファイバ１９２，及び光学検出装置１９３は受光部を構成している。
本実施形態と上述した第一及び第二の実施形態との相違点は、本実施形態では回転ドラム１３の回転軸線方向（図１１のＺで示す軸方向）に沿って複数の投光部及び受光部を備えている点にある。
【０１８７】
光源１８３は、前述した第一の実施形態における光源８３と同じ装置を使用することができる。光源１８３には、光ファイバ１８２が接続されており、光ファイバ１８２は複数に分岐して、分岐したそれぞれの先端部には投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５が接続されている。投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５は、円筒状部材の内部に分岐した光ファイバ１８２のそれぞれの先端部が収納された構造をしており、回転ドラム１３の側面に対して略垂直となるように、真空容器１１の側壁を貫通した状態で真空容器１１の側壁に取り付けられている。また、投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５は、それぞれ基板Ｓ１〜Ｓ５に面するように配置されている。
【０１８８】
光源１８３で発光した光は、光ファイバ１８２の一端から入射し、光ファイバ内部を伝送して他端に設けられた投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５から回転ドラム１３方向へ出射する。投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５から出射した測定光は、集光レンズ１８５で集光され、基板Ｓ１〜Ｓ５の表面にそれぞれ照射される。投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５から照射される光は広角に広がるため、これを収束するために集光レンズ１８５−１〜１８５−５が設けられている。
【０１８９】
基板Ｓ１〜Ｓ５から反射する反射光は、集光レンズ１８５−１〜１８５−５でそれぞれ収束され、受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５にそれぞれ入射する。受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５には複数の光ファイバ１９２の端部が接続されている。受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５は、投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５と同様に、円筒状部材の内部に光ファイバ１９２の端部が収納された構造をしており、回転ドラム１３の側面に向かって垂直方向に位置するように、真空容器１１の側壁を貫通した状態で真空容器１１の側壁に投光用センサヘッド１８１−１〜１８１−５とそれぞれ隣接して取り付けられている。光ファイバ１９２の他端は光学検出装置１９３に接続している。受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５に入射した反射光は、それぞれ光ファイバ１９２の内部を伝送して光学検出装置１９３に入射する。
【０１９０】
光学検出装置９３は、複数の受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５で受光した光のそれぞれの強度を測定する装置である。本実施形態の光学検出装置１９３は、同時に光の強度を測定できる複数のフォトダイオードを備えている。光学検出装置１９３が複数の受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５で受光した光の強度に基づいて膜厚を測定する原理は、上述した第一の実施形態における光学検出装置９３と同じであるため、ここでは詳細は省略する。
【０１９１】
光学検出装置１９３は、回転ドラム１３の回転軸線方向に沿った複数の基板Ｓ１〜Ｓ５の膜厚を測定することができるため、これら複数の基板の膜厚に基づいて、回転軸線方向に沿った基板間で生じる膜厚の差を膜厚分布に関する情報として取得することが可能となっている。
【０１９２】
光学検出装置１９３で取得された膜厚分布に関する情報は、測定制御コンピュータ１９６へ伝送される。測定制御コンピュータ１９６は、第一の実施形態における測定制御コンピュータ９６と同じ装置を使用することができる。測定制御コンピュータ１９６は、光学検出装置１９３で取得された膜厚分布に基づいて、スパッタ制御装置１５０を介して膜厚分布を調整することが可能となっている。
すなわち、本実施形態の薄膜形成装置は、光学検出装置１９３で取得された膜厚分布に基づいて、局所的に成膜レートを調整することにより、複数の基板間で均一な膜厚を有する薄膜を形成したり、膜厚分布に所望のばらつきや傾斜を持たせたりすることが可能となっている。以下に、成膜レートを調整する手段について説明する。
【０１９３】
図１２に示すように、本発明の成膜プロセス領域２０Ａには、第一の実施形態と同様に、一対のマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、トランス２３を介して接続された交流電源２４と、ターゲット２２ａ，２２ｂと、ガス供給手段１３０が配設されている。なお、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂ，トランス２３，交流電源２４，ターゲット２２ａ，２２ｂについては、第一の実施形態と同じ装置を使用することができるため、説明を省略する。
【０１９４】
本実施形態の薄膜形成装置の成膜プロセス領域２０Ａ周辺には、スパッタガス供給手段と反応性ガス供給手段の２種類のガス供給手段１３０が設けられている。図１２に示すように、ターゲット２２ｂ側の真空容器１１側壁には、配管１３５ａ，１３５ｃ，１３５ｄと、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５，１３３−１〜１３３−５と、スパッタガスボンベ１３２と、反応性ガスボンベ１３４とから構成されるガス供給手段１３０が設けられている。ガス供給手段１３０は、スパッタガスを供給するためのスパッタガス供給手段と、反応性ガスを供給するための反応性ガス供給手段とから構成される。
なお、この図には、複数のマスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５をマスフローコントローラ１３１、複数のマスフローコントローラ１３３−１〜１３３−５をマスフローコントローラ１３３、複数の配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５を配管１３５ａとして記してある。
【０１９５】
図１３に示すように、スパッタガス供給手段は、単一のスパッタガスボンベ１３２と、複数の配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５，１３５ｃと、配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５と配管１３５ｃとの間にそれぞれ設けられスパッタガスの流量を調整する複数のマスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５と、を主要な構成要素として具備している。
また、反応性ガス供給手段は、単一の反応性ガスボンベ１３４と、複数の配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５，１３５ｄと、配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５と配管１３５ｄとの間に設けられ反応性ガスの流量を調整する複数のマスフローコントローラ１３３−１〜１３３−５と、を主要な構成要素として具備している。
なお、配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５，１３５ｃ，１３５ｄは、本発明における供給路に該当する。
【０１９６】
スパッタガスボンベ１３２，反応性ガスボンベ１３４，複数のマスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５，１３３−１〜１３３−５はいずれも真空容器１１外部に設けられている。本実施形態では、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５と、１３３−１〜１３３−５の計１０つのマスフローコントローラが設けられている。
【０１９７】
マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５は、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する単一のスパッタガスボンベ１３２に配管１３５ｃを介してそれぞれ接続されている。また、マスフローコントローラ１３３−１〜１３３−５は、反応性ガスを貯留する単一の反応性ガスボンベ１３４に配管１３５ｄを介してそれぞれ接続されている。
なお、複数のマスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５はスパッタガス流量調整手段として機能し、複数のマスフローコントローラ１３３−１〜１３３−５は反応性ガス流量調整手段として機能する。
【０１９８】
マスフローコントローラ１３１−１とマスフローコントローラ１３３−１はＹ字型の配管１３５ａ−１で接続されており、配管１３５ａ−１のＹ字の一端は真空容器１１の側壁を貫通して成膜プロセス領域２０Ａのターゲット２２ｂの側部に位置して導入口１３５ｂ−１を形成している。同様に、マスフローコントローラ１３１−２〜１３１−５とマスフローコントローラ１３３−２〜１３３−５はＹ字型の配管１３５ａ−２〜１３５ａ−５でそれぞれ接続されている。配管１３５ａ−２〜１３５ａ−５はそれぞれ真空容器１１の側壁を貫通して成膜プロセス領域２０Ａのターゲット２２ｂ側部に位置して、それぞれ単一の導入口１３５ｂ−２〜１３５ｂ−５を形成している。
【０１９９】
導入口１３５ｂ−１〜１３５ｂ−５は、ターゲット２２ａ，２２ｂを挟んで受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５に対向する成膜プロセス領域２０Ａの位置にそれぞれ形成されている。すなわち、導入口１３５ｂ−１〜１３５ｂ−５は、受光部である受光用センサヘッド１９１−１〜１９１−５に対応する成膜プロセス領域２０Ａの位置にそれぞれ形成されている。
配管１３５ａ−１を通じて供給されるガスは配管１３５ａ−１に設けられた導入口１３５ｂ−１からターゲット２２ａ，２２ｂの前面に導入される。同様に、他の配管１３５ａ−２〜１３５ａ−５を通じて供給されるガスは、それぞれの配管に形成された導入口１３５ｂ−２〜１３５ｂ−５からターゲット２２ａ，２２ｂの前面に供給される。
なお、本実施形態では、配管１３５ａ−１〜１３５ａ−５やマスフローコントローラ１３１，１３３はそれぞれ５つずつ設けられているが、これらの部材の数としては５つに限定されず、任意の数を設定することが可能である。
【０２００】
また、本実施形態では、スパッタガスをターゲットへ導入する配管と反応性ガスをターゲットへ導入する配管を配管１３５ａとして共通にして、両ガスを配管１３５ａ内で混合して混合ガスとしてターゲットへ導入しているが、本発明の供給路としてはこのような共通としたものに限定されず、スパッタガス導入用の配管と反応性ガス導入用の配管をそれぞれ別々に設けて、それぞれのガスを別々にターゲットへ導入する構成としてもよい。
【０２０１】
マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５，１３３−１〜１３３−５はガスの流量を調節する装置であり、ガスボンベからのガスが流入する流入口と、ガスを真空容器１１側へ流出させる流出口と、ガスの質量流量を検出するセンサと、ガスの流量を調整するコントロールバルブと、流入口より流入したガスの質量流量を検出するセンサと、センサにより検出された流量に基づいてコントロールバルブの制御を行う電子回路とを主要な構成要素として備えている（いずれも不図示）。電子回路には外部から所望の流量を設定することが可能となっている。
【０２０２】
流入口よりマスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５，１３３−１〜１３３−５内に送入されたガスの質量流量はセンサにより検出される。センサの下流にはコントロールバルブが設けられており、コントロールバルブは、センサで検出した流量と設定された基準値とを比較し、ガスの流量が基準値に近づくようにコントロールバルブの開閉を行うことで、流量の制御を行う。
【０２０３】
スパッタガスボンベ１３２からの不活性ガスは、マスフローコントローラ１３１−１により流量を調節され、配管１３５ａ−１内に流入する。一方、スパッタガスボンベ１３２からの反応性ガスは、マスフローコントローラ１３３−１により流量を調節され、配管１３５ａ−１内に流入する。配管１３５ａ−１に流入した不活性ガス及び反応性ガスの混合ガスは、配管１３５ａ−１の導入口１３５ｂ−１より成膜プロセス領域２０Ａに配置されたターゲット２２ｂの前面に導入される。
同様に、マスフローコントローラ１３１−２〜１３１−５で流量を調整された不活性ガスと、マスフローコントローラ１３３−２〜１３１−５で流量を調整された反応性ガスの混合ガスは、配管１３５ａ−２〜１３５ａ−５の導入口１３５ｂ−２〜１３５ｂ−５より成膜プロセス領域２０Ａにそれぞれ導入される。
不活性ガスとしては、例えばアルゴンやヘリウム等が挙げられる。また、反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等が挙げられる。
【０２０４】
次に、本実施形態の特徴の一つである膜厚補正手段１４０について説明する。図１２に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１は更に、複数の補正小片を有する膜厚補正手段１４０を備えている。
図１４に示すように、ターゲット２２ａの右側面前面には、平板状の補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５がターゲット２２ａの長手方向に沿って一列に配設されている。また、ターゲット２２ｂの左側面前面には、補正小片１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５がターゲット２２ｂの長手方向に沿って一列に配設されている。各補正小片は、図１２に示すように、ターゲット２２ａ，２２ｂと回転ドラム１３との間であって、且つ、ガスを導入する導入口１３５ｂ−１〜１３５ｂ−５（図１２では導入口１３５ｂとして示す）よりも回転ドラム１３側に配置されている。
なお、本実施形態では、ターゲット２２ａ，２２ｂの中央に面する位置に、固定された膜厚補正板１４１ｃが配設されている。
【０２０５】
補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５は、ターゲット２２ａから所定の間隔を隔てて、ターゲット２２ａの前面に位置するように配設されている。補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５は、ターゲット２２ａの幅方向と平行となる方向に配置され、ターゲットから飛翔する膜原料物質が基板Ｓに付着するのを遮蔽する板部材を有している。同様に、補正小片１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５もターゲット２２ｂから所定の間隔を隔てて、ターゲット２２ｂの前面に位置するように配設されている。
板部材の端部には板面と垂直方向に屈曲した屈曲部が形成されており、この屈曲部には板面と平行方向に螺旋状のネジ溝が形成されている。このネジ溝には、後述する螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５のネジ溝がそれぞれ螺合している。同様に、補正小片１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５にも屈曲部及びネジ溝が形成されており、後述する螺旋棒１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５のネジ溝がそれぞれ螺合している。
【０２０６】
補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５は、真空容器１１に取り付けられた補正小片駆動手段によって、それぞれがターゲット２２ａ，２２ｂの中心方向に駆動可能に設置されている。本実施形態の補正小片駆動手段は、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５をそれぞれ駆動する補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５と、傘歯車を備えた原動軸１４３ａ−１〜１４３ａ−５，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５と、傘歯車を備えた螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５によって構成されている。補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５の出力軸は、原動軸１４３ａ−１〜１４３ａ−５，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５と軸線方向が一致するように接続されており、補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５が回動することで、原動軸１４３ａ−１〜１４３ａ−５，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５もそれぞれ回動する。
【０２０７】
原動軸１４３ａ−１〜１４３ａ−５，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５の先端には傘歯車が固定されており、原動軸１４３ａ−１〜１４３ａ−５，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５の回転にともなってそれぞれの傘歯車が回転する。傘歯車には、螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５の傘歯車が噛み合わされている。螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５は真空容器１１の壁面を貫通している。螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５にはネジ溝が形成されており、このネジ溝は、前述したように、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５のネジ溝とそれぞれ螺合している。
【０２０８】
補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５の回転軸が回転すると、その回転は原動軸１４３ａ−１〜１４３ａ−５，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５を介して螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５に伝達される。螺旋棒１４４ａ−１〜１４４ａ−５，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５が回転すると、この回転により補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５がターゲットの中心方向へ進退する。補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５がターゲットの中心方向へ移動して、ターゲットの前面を遮蔽する面積が大きくなると、基板Ｓへ到達する膜原料物質の量が減少し、成膜レートが減少する。逆に、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５がターゲットの中心方向と反対方向に移動して、ターゲットの前面を遮蔽する面積が小さくなると、基板Ｓへ到達する膜原料物質の量が増加し、成膜レートが増加する。
【０２０９】
補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５は、それぞれスパッタ制御装置１５０と電気的に接続されており、スパッタ制御装置１５０により制御される。すなわち、スパッタ制御装置１５０により、補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５をターゲットの中心方向に移動させるよう指示があると、補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５は一方向に回転して、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５をそれぞれターゲットの中心方向に移動させる。反対に、スパッタ制御装置１５０により、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５をターゲットの中心方向と反対へ移動させるよう指示があると、補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５は先ほどと反対方向に回転して、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５をそれぞれターゲットの中心方向から離間するように移動させる。
【０２１０】
本実施形態では、補正小片１４１ａ−１〜１４１ａ−５，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５の移動手段としてモータを用いているが、本発明の補正小片駆動手段としてはこのようなモータを用いるものに限定されず、例えば真空容器１１外部に複数の油圧シリンダを設けて、油圧によりそれぞれの補正小片をターゲットの中心方向へ進退させる構成としてもよい。
【０２１１】
本実施形態に係る薄膜形成装置は、上述のように複数の導入口を供えたガス供給手段と、複数の補正小片を備えた膜厚補正手段を備えており、光学測定手段で取得した膜厚分布に基づいて、所定の導入口から導入されるガスの流量を調整したり、所定の補正小片を進退したりすることにより、局所的に成膜レートを調整することで、複数の基板間で均一な膜厚を有する薄膜を形成することが可能となっている。以下に、光学測定手段１８０で取得した膜厚分布に基づいて、成膜レートを調整する方法について詳細に説明する。
【０２１２】
図１１に示すように、測定制御コンピュータ１９６はスパッタ制御装置１５０に電気的に接続されている。スパッタ制御装置１５０は、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５及び１３３−１〜１３３−５，及び補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５と電気的に接続されている。スパッタ制御装置１５０は、光学検出装置１９３で取得した膜厚分布に基づいて、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５を制御して、所定の導入口１３５ｂ−１〜１３５ｂ−５から導入されるスパッタガスの流量を調整することにより、局所的に成膜レートを調整する。
【０２１３】
具体的には、例えば基板Ｓ１の膜厚が他の基板よりも薄い場合には、基板Ｓ１に対応する位置に設けられた導入口１３５ｂ−１からターゲット前面に供給されるスパッタガスの流量を増加させるように、測定制御コンピュータ１９６からスパッタ制御装置１５０に制御信号を送信する。スパッタ制御装置１５０はこの信号を受けて、マスフローコントローラ１３１−１を制御して配管１３５ａ−１を通過してターゲット２２ａ，２２ｂに供給されるガスの流量を増加させる。これにより、ターゲット２２ａ，２２ｂに衝突するスパッタ原子の数が増加して、ターゲットから叩き出される膜原料物質の量が増加する。ターゲットから叩き出された膜原料物質は、基板Ｓ１に多く付着する。従って、基板Ｓ１の成膜レートが他の基板の成膜レートよりも上昇する。
【０２１４】
逆に、基板Ｓ１の膜厚が他の基板よりも厚い場合には、基板Ｓ１に対応する位置に設けられた導入口１３５ｂ−１からターゲット前面に供給されるスパッタガスの流量を減少させるように、マスフローコントローラ１３１−１を制御する。これにより、ターゲット２２ａ，２２ｂに衝突するスパッタ原子の数が減少して、ターゲットから叩き出される膜原料物質の量が減少する。ターゲットから叩き出された膜原料物質は、基板Ｓ１に多く付着する。従って、基板Ｓ１の成膜レートが他の基板の成膜レートよりも下降する。
【０２１５】
同様にして、光学検出装置１９３で取得した膜厚分布に基づいて、他のマスフローコントローラ１３１−２〜１３１−５を制御することにより、成膜レートを局所的に調整する。これにより、複数の基板Ｓ１〜Ｓ５で均一な膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。
【０２１６】
なお、マスフローコントローラ１３３−１〜１３３−５を制御して成膜プロセス領域２０Ａに供給される反応性ガスの流量を調整することによって膜厚を調整することも可能である。すなわち、反応性ガスの供給量を多くすることによって膜原料物質の反応物を多く生成させることで膜厚を増加させ、逆に反応性ガスの供給量を少なくすることによって膜原料物質の反応物をあまり生成させずに膜厚をあまり増加させないようにする。
本実施形態では、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５のみならず、マスフローコントローラ１３３−１〜１３３−５を制御することにより、複合的に膜厚を調整することが可能となっている。
【０２１７】
また、光学検出装置１９３で取得した膜厚分布に基づいて、補正小片駆動モータ１４２ａ−１〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５を駆動することにより、局所的に成膜レートを調整するようにしてもよい。具体的には、例えば基板Ｓ１の膜厚が他の基板よりも薄い場合には、補正小片駆動モータ１４２ａ−１，１４２ｂ−１を駆動して、基板Ｓ１に対応する位置に設けられた補正小片１４１ａ−１，１４１ｂ−１をターゲット中心方向から逆の方向へ移動させることで、ターゲットの前面を遮蔽する面積を減少させるようにする。これにより、ターゲットから基板Ｓ１に付着する膜原料物質の量が増加する。従って、基板Ｓ１の成膜レートが他の基板の成膜レートよりも上昇する。
【０２１８】
逆に、基板Ｓ１の膜厚が他の基板よりも厚い場合には、補正小片駆動モータ１４２ａ−１，１４２ｂ−１を駆動して、基板Ｓ１に対応する位置に設けられた補正小片１４１ａ−１，１４１ｂ−１をターゲット中心方向へ移動させることで、ターゲットの前面を遮蔽する面積を増加させるようにする。これにより、ターゲットから基板Ｓ１に付着する膜原料物質の量が減少する。従って、基板Ｓ１の成膜レートが他の基板の成膜レートよりも下降する。
【０２１９】
同様にして、光学検出装置１９３で取得した膜厚分布に基づいて、他の補正小片駆動モータ１４２ａ−２〜１４２ａ−５，１４２ｂ−２〜１４２ｂ−５を制御することにより、成膜レートを局所的に調整する。これにより、複数の基板Ｓ１〜Ｓ５で均一な膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。
【０２２０】
本実施形態の薄膜形成装置では、光学検出装置１９３で取得した膜厚分布に基づいて、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５と補正小片駆動モータ１４２ａ−２〜１４２ａ−５，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５の両方を制御して成膜レートを調整しているが、どちらか一方を調整することによっても成膜レートを調整することが可能である。
また、本実施形態の薄膜形成装置では、成膜レート調整手段として、マスフローコントローラ１３１−１〜１３１−５と、補正小片駆動モータ１４２ａ−２〜１４２ａ−５，１４１ｂ−２〜１４１ｂ−５の２種類の調整手段を備えているが、どちらか一方のみを備えて、これを調整することにより構成としてもよい。
【０２２１】
このように、本実施形態の薄膜形成装置によれば、複数の基板に対して同時に膜厚測定を行うことができるため、ターゲットのエロージョンや回転ドラム駆動機構の汚染等の要因により成膜プロセス領域２０Ａで局所的に成膜レートが変動し、その結果、基板に形成される薄膜の膜厚に差が生じた場合であっても、膜厚分布を観測することが可能となっている。
【０２２２】
更に、本実施形態の薄膜形成装置によれば、測定された膜厚分布に基づいて成膜レートを局所的に調整することが可能となっている。例えば、他の基板よりも成膜レートが低い基板については、その基板に対応する位置に形成された導入口から導入されるガスの流量や、その基板に対応する位置に配置された補正小片を駆動させることで、その基板に供給される膜原料物質の量を他の基板に供給される膜原料物質の量よりも増加させることができる。この結果、複数の基板で均一な膜厚を有する薄膜を有する光学製品を製造することが可能となる。逆に、各基板に対して膜厚に所望のばらつきをもたせることも可能である。
【０２２３】
以上、膜物性値として膜厚を測定する例について複数の実施形態を挙げて説明したが、本発明の趣旨に基づいて測定できる膜物性値は膜厚に限定されず、屈折率，消衰係数等の他の膜物性値についても同様の方法でリアルタイムに測定することが可能である。そして、これらの膜物性値に基づいて膜厚分布を測定したり、成膜レートを調整することにより所望の膜厚を有する基板を取得したりすることも可能である。
【０２２４】
また、上記各実施形態では、受光した光の強度から光量を算出し、この光量に基づいて膜厚を算出して、この膜厚に基づいて成膜レートの調整を行っているが、本発明の膜物性値としては、このような膜厚に限定されず、受光した光の強度や光量に基づいて、成膜レートの調整を行うことも可能である。
すなわち、光の強度や光量、屈折率や消衰係数等、膜厚以外の他のパラメータであっても、膜厚を反映するパラメータであればどのようなものであっても、本発明の膜物性値に該当する。
【０２２６】
更に本発明の各実施形態では、光学検出装置で測定した光量データをサンプリングするタイミングを、回転ドラム１３の回転位置に基づいて決定しているが、本発明の趣旨はこれに限定されず、膜厚を測定するタイミングを回転位置に基づいて決定するものであればどのようなものであってもよい。例えば、光源に光ファイバへの光を遮断するシャッターを設けたり、あるいは投光用の投光用センサヘッドと基板との間に測定光を遮るシャッターを設けたりすることにより、目的の番地以外では測定光を照射しないようにしておき、目的の番地になった場合に基板Ｓに対して測定光を照射して、その番地での反射光の光量を光学検出装置で検知するという構成であってもよい。
【０２２７】
また、本発明に実施形態では、薄膜形成工程を制御する実施形態として所定の膜厚となった場合にスパッタ処理を停止しているが、薄膜形成工程を制御する例としてはこのようなスパッタ処理を停止する場合に限定されない。例えば、基板表面に形成される薄膜が所定の膜厚や透過率となった場合に、プラズマ発生手段の動作を停止して酸化反応を行わないようにして、ケイ素または不完全酸化ケイ素を多く含む薄膜を意図的に形成することも可能である。
【０２２８】
以上のように、本発明の薄膜形成装置では、回転ドラム１３の回転速度が速い場合であっても正確に膜厚を測定できる。薄膜形成工程により中間薄膜を形成し、その後に酸化処理をして最終薄膜を形成する薄膜形成装置では、回転ドラム１３の回転速度を早くする必要があるが、本発明の薄膜形成装置は回転ドラムの回転速度を早くすることができるため、このような装置に特に有効である。
【０２２９】
なお、本発明の薄膜形成装置は、上記のように回転ドラム１３を回転した状態でリアルタイムに基板に形成される薄膜の膜厚を測定することが可能であるが、膜厚測定の毎に回転ドラム１３の回転を停止して膜厚測定を行うことも可能である。この場合、ロータリーエンコーダで基板の回転位置を検出することが可能であるため、回転ドラム１３を真空容器１１から搬出せずに真空容器１１の内部に設置した状態のままで、基板の表面に形成される薄膜の膜厚を測定することが可能となる。
【０２３０】
更に、回転位置情報取得手段としてはロータリーエンコーダに限定されず、他の回転位置取得手段を用いてもよい。例えば図１５に示すように、投光素子および受光素子を備えた反射型位置センサ２０１を真空容器１１の側壁に設置し、回転ドラム１３の側面の一箇所に反射鏡２０２を設け、投光素子から投光され反射鏡に反射して戻ってくる光を検知することで回転ドラム１３の回転位置を検出するようにしてもよい。この場合、各基板を保持している基板保持板ごとに反射鏡を設けるように構成すると、円周方向に配置された複数の基板のそれぞれの回転位置を検出することが可能となる。
また、回転ドラム１３の外周面にバーコードなどを貼着して、真空容器１１の側面にバーコード検出器を設置し、バーコードを検出することで回転ドラム１３の回転位置を取得してもよい（図示せず）。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】第一の実施形態に係る薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図２】第一の実施形態に係る薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
【図３】図１の成膜プロセス領域周辺を拡大して示した拡大断面図である。
【図４】図３の矢視Ａ方向から見たターゲットの正面図である。
【図５】図１の反応プロセス領域周辺を拡大して示した拡大断面図である。
【図６】第一及び第二の実施形態に係る薄膜形成装置の機能ブロック図である。
【図７】ロータリーエンコーダの斜視部分断面図である。
【図８】第一の実施形態に係る薄膜形成処理工程を示すフロー図である。
【図９】光学膜厚と相対光量との関係を示す説明図である。
【図１０】第二の実施形態に係る薄膜形成処理工程を示すフロー図である。
【図１１】第三の実施形態に係る薄膜形成装置の側面図である。
【図１２】第三の実施形態の成膜プロセス領域周辺を拡大して示した拡大断面図である。
【図１３】図１２の矢視Ｂ方向から見たターゲットの正面図である。
【図１４】図１２の矢視Ｃ方向から見たターゲットの正面図である。
【図１５】本発明の改変例に係る薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
【図１６】従来の膜厚測定装置で膜厚測定を行う際の課題を説明した説明図である。
【符号の説明】
【０２３２】
１          薄膜形成装置
１１        真空容器
１１ａ      開口
１１Ａ      薄膜形成室
１１Ｂ      ロードロック室
１１Ｃ      扉
１１Ｄ      扉
１２        仕切壁
１３        回転ドラム（基体保持手段）
１３ａ      基板保持板
１３ｂ      フレーム
１３ｃ      締結具
１４        仕切壁
１５ａ      真空ポンプ
１５ｂ      真空ポンプ
１６ａ−１  配管
１６ａ−２  配管
１６ｂ      配管
１７        モータ
１８ａ      モータ回転軸（回転軸）
１８ｂ      ドラム回転軸（回転軸）
２０        スパッタ手段
２０Ａ      成膜プロセス領域
２１ａ      マグネトロンスパッタ電極（スパッタ電極）
２１ｂ      マグネトロンスパッタ電極（スパッタ電極）
２２ａ      ターゲット
２２ｂ      ターゲット
２３        トランス（電力制御手段）
２４        交流電源
３０        ガス供給手段
３１        マスフローコントローラ（流量調整手段）
３２        スパッタガスボンベ（ガス貯蔵手段）
３３        マスフローコントローラ（流量調整手段）
３４        反応性ガスボンベ（ガス貯蔵手段）
３５ａ      配管（ガス供給路）
３５ｂ      導入口
３５ｃ      配管（ガス供給路）
３５ｄ      配管（ガス供給路）
４０        膜厚補正手段
４１ａ      膜厚補正板（補正部材）
４１ｂ      膜厚補正板（補正部材）
４１ｃ      膜厚補正板
４２ａ      補正板駆動モータ（補正部材移動手段）
４２ｂ      補正板駆動モータ（補正部材移動手段）
４３ａ      原動軸
４３ｂ      原動軸
４４ａ      螺旋棒
４４ｂ      螺旋棒
４５ａ      ストッパー
４５ｂ      ストッパー
５０        スパッタ制御装置
６０        プラズマ発生手段
６０Ａ      反応プロセス領域
６１        ケース体
６１Ａ      アンテナ収容室
６２        誘電体板
６３        アンテナ
６４        マッチングボックス
６５        高周波電源
６６        マスフローコントローラ
６７        反応性ガスボンベ
６８        配管
８０        光学測定手段
８１        投光用センサヘッド
８２        光ファイバ
８３        光源
８４        電源
８５        集光レンズ
９１        受光用センサヘッド
９２        光ファイバ
９３        光学検出装置
９３ａ      コリメータ
９３ｂ      グレイティング
９３ｃ      フォトダイオード
９３ｄ      Ａ−Ｄ変換部
９６        測定制御コンピュータ（測定制御手段）
１００      ロータリーエンコーダ（回転位置検出手段）
１０１      ハウジング
１０１ａ    固定部材
１０２      ロータリーエンコーダ回転軸
１０３      回転スリット板
１０３ａ    スリット
１０４      固定スリット板
１０４ａ    格子状スリット
１０５      発光素子
１０６      受光素子
１１０      カップリング
１１１      絶対位置信号生成装置（測定制御手段）
１１１ａ    Ａ−Ｄ変換部
１１１ｂ    絶対位置信号生成部
１３０      ガス供給手段
１３１，１３１−１〜１３１−５    マスフローコントローラ（流量調整手段）
１３２      スパッタガスボンベ（ガス貯蔵手段）
１３３，１３３−１〜１３３−５    マスフローコントローラ（流量調整手段）
１３４      反応性ガスボンベ（ガス貯蔵手段）
１３５ａ，１３５ａ−１〜１３５ａ−５    配管（ガス供給路）
１３５ｂ，１３５ｂ−１〜１３５ｂ−５    導入口
１３５ｃ    配管（ガス供給路）
１３５ｄ    配管（ガス供給路）
１４０      膜厚補正手段
１４１ａ，１４１ａ−１〜１４１ａ−５    補正小片
１４１ｂ，１４１ｂ−１〜１４１ｂ−５    補正小片
１４１ｃ    膜厚補正板
１４２ａ，１４２ａ−１〜１４２ａ−５    補正小片駆動モータ（補正小片駆動手段）
１４２ｂ，１４２ｂ−１〜１４２ｂ−５    補正小片駆動モータ（補正小片駆動手段）
１４３ａ，１４３ａ−１〜１４３ａ−５    原動軸
１４３ｂ，１４３ｂ−１〜１４３ｂ−５    原動軸
１４４ａ，１４４ａ−１〜１４４ａ−５    螺旋棒
１４４ｂ，１４４ｂ−１〜１４４ｂ−５    螺旋棒
１５０      スパッタ制御装置
１８０      光学測定手段
１８１−１〜１８１−５    投光用センサヘッド
１８２      光ファイバ
１８３      光源
１８４      電源
１８５−１〜１８５−５    集光レンズ
１９１−１〜１９１−５    受光用センサヘッド
１９２      光ファイバ
１９３      光学検出装置
１９６      測定制御コンピュータ
２０１      反射型位置センサ
２０２      反射鏡
Ｓ          基板（基体）
Ｓ１        基板（基体）
Ｓ２        基板（基体）
Ｓ３        基板（基体）
Ｓ４        基板（基体）
Ｓ５        基板（基体）
Ｖ１        バルブ
Ｖ２        バルブ
Ｖ３        バルブ
Ｚ          回転軸線
【図１】
0004800734.tif 000003
【図２】
0004800734.tif 000004
【図３】
0004800734.tif 000005
【図４】
0004800734.tif 000006
【図５】
0004800734.tif 000007
【図６】
0004800734.tif 000008
【図７】
0004800734.tif 000009
【図８】
0004800734.tif 000010
【図９】
0004800734.tif 000011
【図１０】
0004800734.tif 000012
【図１１】
0004800734.tif 000013
【図１２】
0004800734.tif 000014
【図１３】
0004800734.tif 000015
【図１４】
0004800734.tif 000016
【図１５】
0004800734.tif 000017
【図１６】
0004800734.tif 000018