(57)【要約】【課題】成膜量の多い成膜時でも成膜量の制御を可能とする薄膜形成装置を提供すること。【解決手段】薄膜形成装置１は、基板３を保持して各ターゲット上を通過させる保持部材７と、Ｓｉターゲット５，Ｎｂターゲット６別に基板３に成膜される膜厚を検出する膜厚検出機構８と、この膜厚検出機構８の検出値に基づいて各ターゲット５、６からの材料供給速度を制御する制御部１０とを備えている構成とした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に配設された被成膜対象物と、該被成膜対象物に対向して配設された複数の異なる材料のターゲットと、前記被成膜対象物を保持して前記ターゲット上を通過させる保持部材とを備え、これらのターゲットの少なくとも二つをスパッタリングして前記被成膜対象物上に薄膜を形成可能な薄膜形成装置であって、
前記ターゲット別に前記被成膜対象物に成膜される膜厚を検出する膜厚検出機構を備え、
該膜厚検出機構が、前記保持部材に配設され前記ターゲットに１対１に対応して、この対応した前記ターゲットの材料のみが成膜される設定とした複数のモニタ部材と、
該モニタ部材へ光を照射する投光ユニットと、
前記モニタ部材を透過或いは反射した前記投光ユニットからの光を受光する光検出ユニットとを備えていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記保持部材を中心軸まわりに回転させ前記各ターゲット直上に前記被成膜対象物を通過させる回転機構を備え、
前記各ターゲットが配される位置の中央点及び前記各モニタ部材が配される位置の中央点がそれぞれ前記保持部材の中心軸から偏って配され、
前記モニタ部材が、対応する前記ターゲットの直上を通過するとともに他のターゲットの直上からは外れて通過するように配されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記保持部材を中心軸まわりに回転させ前記被成膜対象物を前記各ターゲット直上を通過させる回転機構を備え、
前記膜厚検出機構が、対応する前記ターゲット以外の直上を前記モニタ部材が通過する際に、スパッタリングにより放出されたターゲット材料の通過を阻止する遮蔽部材をモニタ部材とターゲットとの中間位置に備えていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材が、前記ターゲット直上の一部を覆うように配され、
前記各モニタ部材が、配される位置の中央点と前記保持部材の中心軸とが偏って配設されるとともに、対応する前記ターゲット以外のターゲット上を通過する際に前記遮蔽部材の直上を通過するように配されていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材が、前記モニタ部材が対応する前記ターゲット以外のターゲット直上を通過する際に、モニタ部材とターゲットとの中間位置に移動するシャッターであることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記膜厚検出機構の検出値に基づいて前記ターゲットからの材料供給速度を制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類以上の成膜材料を使用して、反射防止膜や干渉フィルタ等の光学薄膜を成膜する際に、成膜材料の混合する割合を調整し、所望の成膜量に成膜する薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、顕微鏡等の光学機器には、反射防止膜や干渉フィルタ等の光学薄膜が多数用いられている。これらの光学薄膜は、単層から１００層以上のものまで様々であるが、所望の光学特性を得るためには、各層の膜厚を正確に制御することが重要となる。
そこで、各層の膜厚を測定する必要があるが、光学薄膜を蒸着法やイオンプレーティング法等の成膜方法で成膜する従来の薄膜形成装置として、水晶振動子に成膜させてその固有振動数の変化を測定することによって膜厚量を算出して成膜量を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８１５４８号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の薄膜形成装置においては、付着する物質の質量が増加するにつれて水晶振動子の感度が減少するとともに、水晶の上に付着させることができる質量には限界があることから、成膜量の多い場合には成膜の制御をすることが困難であった。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、成膜量の多い成膜時でも成膜量の制御を可能とする薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の薄膜形成装置は、チャンバ内に配設された被成膜対象物と、該被成膜対象物に対向して配設された複数の異なる材料のターゲットと、前記被成膜対象物を保持して前記ターゲット上を通過させる保持部材とを備え、これらのターゲットの少なくとも二つをスパッタリングして前記被成膜対象物上に薄膜を形成可能な薄膜形成装置であって、前記ターゲット別に前記被成膜対象物に成膜される膜厚を検出する膜厚検出機構を備え、該膜厚検出機構が、前記保持部材に配設され前記ターゲットに１対１に対応して、この対応した前記ターゲットの材料のみが成膜される設定とした複数のモニタ部材と、該モニタ部材へ光を照射する投光ユニットと、前記モニタ部材を透過或いは反射した前記投光ユニットからの光を受光する光検出ユニットとを備えていることを特徴とする。
【０００６】
この薄膜形成装置は、被成膜対象物に成膜されるターゲット毎の膜厚を検出する膜厚検出機構を備え、この膜厚検出機構が上記の構成を備えているので、成膜量が多くても各モニタ部材を透過或いは反射する光量を測定することによって、この光量と照射した光の波長とから各ターゲットの材料の膜厚を対応するモニタ部材で測定することができる。したがって、各モニタ部材における各ターゲットの材料の膜厚から被成膜対象物への膜厚や成膜組成等を成膜中に正確に知ることができる。
【０００７】
本発明は、前記薄膜形成装置であって、前記保持部材を中心軸まわりに回転させ前記各ターゲット直上に前記被成膜対象物を通過させる回転機構を備え、前記各ターゲットが配される位置の中央点及び前記各モニタ部材が配される位置の中央点がそれぞれ前記保持部材の中心軸から偏って配され、前記モニタ部材が、対応する前記ターゲットの直上を通過するとともに他のターゲットの直上からは外れて通過するように配されていることを特徴とする。
【０００８】
この薄膜形成装置は、上記の構成を有するとともにターゲットとモニタ部材とが保持部材の中心軸に対して上述した位置に配されているので、対応するモニタ部材がターゲットの直上位置を通過する際にモニタ部材がターゲット材料によって成膜され、それ以外のターゲット上では直上位置から外れて通過するためこれらのターゲット材料によっては成膜されない。したがって、ターゲット、モニタ部材、及び被成膜対象物の相互の配置関係のみから対応するターゲット材料の膜厚を測定することができる。
【０００９】
本発明は、前記薄膜形成装置であって、前記保持部材を中心軸まわりに回転させ前記被成膜対象物を前記各ターゲット直上を通過させる回転機構を備え、前記膜厚検出機構が、対応する前記ターゲット以外の直上を前記モニタ部材が通過する際に、スパッタリングにより放出されたターゲット材料の通過を阻止する遮蔽部材をモニタ部材とターゲットとの中間位置に備えていることを特徴とする。
【００１０】
この薄膜形成装置は、膜厚検出機構が上述した位置に遮蔽部材を備え、モニタ部材が保持部材の中心軸に対して上述した位置に配されているので、モニタ部材と遮蔽部材とが重なる位置ではモニタ部材はターゲット材料による成膜がされず、それ以外の場所のターゲット上を通過する際には、そのターゲットからの材料によってモニタ部材が成膜される。したがって、遮蔽部材によって確実に他のターゲット材料の成膜を防ぎ、より正確な膜厚測定が可能になる。
【００１１】
本発明は、前記薄膜形成装置であって、前記遮蔽部材が、前記ターゲット直上の一部を覆うように配され、前記各モニタ部材が、配される位置の中央点と前記保持部材の中心軸とが偏って配設されるとともに、対応する前記ターゲット以外のターゲット上を通過する際に前記遮蔽部材の直上を通過するように配されていることを特徴とする。
この薄膜形成装置は、遮蔽部材とモニタ部材とが上述した位置に配されているので、遮蔽部材、モニタ部材、及び被成膜対象物の相互の配置関係とあわせて確実に対応するターゲット材料の膜厚を測定することができる。
【００１２】
本発明は、前記薄膜形成装置であって、前記遮蔽部材が、前記モニタ部材が対応する前記ターゲット以外のターゲット直上を通過する際に、モニタ部材とターゲットとの中間位置に移動するシャッターであることを特徴とする。
この薄膜形成装置は、遮蔽部材がシャッターであるので、シャッターがモニタ部材と対応するターゲットとの中間位置にない状態でそのターゲットの直上位置をモニタ部材が通過する際には、そのターゲット材料の成膜がなされ、他のターゲットの直上位置でシャッターがモニタ部材とターゲットとの中間位置に移動した状態でモニタ部材が通過する際にはターゲットからの材料による成膜はされない。
また、遮蔽部材がシャッターであるので、モニタ部材の中央点を保持部材の中心軸から偏らせる等の特別な配置設定を行う必要がなく、被成膜対象物と同一の円周上にモニタ部材を配設することができる。
したがって、被成膜対象物と同じ大きさでモニタ部材を配設することもでき、モニタ部材の透過光量のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１３】
本発明は、前記薄膜形成装置であって、前記膜厚検出機構の検出値に基づいて前記ターゲットからの材料供給速度を制御する制御部を備えていることを特徴とする。
この薄膜形成装置は、制御部を備えているので、膜厚検出機構により検出した光学膜厚の値に基づいて、被成膜対象物への成膜量を制御することができ、多層膜で成膜量の多い場合でも成膜量を制御できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置１は、図１及び図２に示すように、チャンバ２内に配設された光学ガラス平板からなる複数の基板（被成膜対象物）３と、基板３に対向する同一平面上の同一円周上位置にそれぞれ配設されたＳｉ（シリコン）ターゲット５，Ｎｂ（ニオブ）ターゲット６とを備えており、これらのターゲットをそれぞれスパッタリングして基板３上に薄膜を形成する装置である。また、薄膜形成装置１は、基板３を保持して各ターゲット上を通過させる保持部材７と、Ｓｉターゲット５，Ｎｂターゲット６別に基板３に成膜される膜厚を検出する膜厚検出機構８と、この膜厚検出機構８の検出値に基づいて各ターゲット５、６からの材料供給速度を制御する制御部１０とを備えている。
【００１５】
保持部材７は、基板３を固定するヤトイ１１と、このヤトイ１１を保持して各ターゲット５、６が配設されている平面と平行な位置に配設される回転板１２とを備えている。
回転板１２は、基板３が各ターゲット５、６の直上を通過できるように中心軸Ｃまわりに回転させる回転モータ（回転機構）１３に接続されている。基板３が取り付けられたヤトイ１１は、中心軸Ｃから等距離離れた同一円周上にほぼ等間隔に配設されている。
回転モータ１３は、チャンバ２の上部から内部に貫通された回転軸Ｒを有しており、回転板１２は回転軸Ｒの下端に水平状態に固定されている。
この回転モータ１３によって、基板３は毎分１０回転以上の速度で各ターゲット５、６上を回転通過する。
【００１６】
Ｓｉターゲット５、Ｎｂターゲット６は、それぞれ電源１５、１６に接続されており、リング状に配設されたマグネトロンカソード１７上に水冷されている。
Ｓｉターゲット５は、低屈折率膜のＳｉＯ２の材料となるＳｉを基板３に供給するもので、基板３よりも大きい外径を有し、各基板３の直下であるとともに基板３よりも中心軸Ｃから離れた位置に配設されている。
Ｎｂターゲット６は、高屈折率膜のＮｂ２Ｏ５の材料となるＮｂを基板３に供給するもので、基板３よりも大きい外径を有し、各基板３の直下であるとともに基板３よりも中心軸Ｃに近い位置に配設されている。
そのため、各ターゲット５、６が配設される位置全体の中央点ＴＯが、回転板の中心軸Ｃから偏った位置に配されている。
【００１７】
膜厚検出機構８は、Ｓｉターゲット５に１対１に対応してこのＳｉターゲット５の材料のみが成膜される設定としたＳｉモニタ部材１８と、Ｎｂターゲット６に１対１に対応してこのＮｂターゲット６の材料のみが成膜される設定としたＮｂモニタ部材２０とを備えている。
また、膜厚検出機構８は、チャンバ２の下方側から各モニタ部材１８、２０へ光を照射する投光ユニット２１と、各モニタ部材１８、２０を透過した投光ユニット２１からの光を受光する光検出ユニット２２とを備えている。
【００１８】
Ｓｉモニタ部材１８、Ｎｂモニタ部材２０は基板３と同じ光学ガラスで構成されており、各ターゲット５、６よりも小さい対向面に形成されている。
Ｓｉモニタ部材１８は、基板３と同様にヤトイ１１を介して回転板１２上に配設されており、Ｓｉターゲット５の直上位置とほぼ等しくＮｂターゲット６の直上位置からは外れる位置となって基板３よりも中心軸Ｃから離れた位置に配設されている。
また、Ｎｂモニタ部材２０は、基板３と同様にヤトイ１１を介して回転板１２上に配設されており、Ｎｂターゲット６の直上位置とほぼ等しくＳｉターゲット５の直上位置からは外れる位置となって基板３よりも中心軸Ｃに近い位置に配設されている。このため、各モニタ部材１８、２０が配設される位置全体の中央点ＭＯが、回転板１２の中心軸Ｃから偏って配設されている。
【００１９】
投光ユニット２１は、ハロゲン光源で構成される光源２１Ａと、この光源２１Ａに接続された光ファイバ２１Ｂを介して伝送された光を各モニタ部材１８、２０に鉛直下方から照射するコリメートレンズ等の出射端光学系２１Ｃとを備えている。
光検出ユニット２２は、回転板１２を挟んで出射端光学系２１Ｃに対向して設けられた集光レンズ等の入射端光学系２２Ａと、この入射端光学系２２Ａに接続された光ファイバ２２Ｂを介して伝送された光を検出して光量を測定する、例えば、フォトダイオード等の受光素子を備える受光部２２Ｃとを備えている。投光ユニット２１から照射され各モニタ部材１８、２０を透過した光は、受光部２２Ｃの直前に配設されたモノクロメータ（図示せず）を介して受光部２２Ｃに入射する。
出射端光学系２１Ｃは、チャンバ２の底部に配設され、直上をモニタ部材１８、２０の両方が通過可能な位置に固定されている。また、入射端光学系２２Ａは、出射端光学系２１Ｃに対向する位置となるチャンバ２の上部に固定されて配設されている。
【００２０】
基板３及び各モニタ部材１８、２０と各ターゲット５、６との中間位置には、ターゲット毎に配設されスパッタリングによって放出された各ターゲット材料が通過可能な開口部２３ａを備える一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂと、この開口部２３ａをターゲット５、６毎に個別の開口面積に可変に設定可能な開口部調整機構２５とを備えている。
この一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂは、互いに対向する長方形状の平板から形成されており、開口部２３ａは、一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂが互いに離間して形成される。この開口部２３ａの大きさによって、各ターゲット５、６から放出される材料の基板３への到達量が調整される。
【００２１】
開口部調整機構２５は、一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂを互いに近接または離間可能に相対移動させる駆動機構２６を有している。
駆動機構２６は、一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂの一端部にそれぞれ直線運動可能なボールネジ２７Ａ，２７Ｂと、この直線方向に一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂをガイドするガイド部材２８Ａ，２８Ｂと、ボールネジ２７Ａ，２７Ｂを所定の速度で回転駆動させるサーボモータ３０Ａ，３０Ｂとを備えている。
【００２２】
基板３と各ターゲット５、６との間には、一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂとは別に、スパッタリングによって放出されたターゲット材料の基板３への到達を制御するシャッター３１がそれぞれ配設されている。
シャッター３１は、シャッター用モータ３２によって所定の速度で回転駆動される回転軸ＳＣに接続されており、シャッター３１がこの回転軸ＳＣまわりに回転することによって、基板３と各ターゲット５、６との間を開放・閉鎖する。
さらに、チャンバ２内には、各ターゲット５、６間に配設されてこれらが配設される領域を互いに分離して仕切る防着板３３が配設されている。
【００２３】
制御部１０は、薄膜形成プロセス全般を制御するもので、膜厚検出機構８の検出値である光検出ユニット２２が検出した光量から成膜量を演算して各材料の成膜量を測定するとともに、この成膜量に応じて一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂの開閉量等を制御してターゲット５，６から基板３への材料供給量を調整するとともに、電源１５、１６等を制御して材料供給速度を制御する。
また、制御部１０は、シャッター用モータ３２の回転制御を行うことによって、シャッター３１操作を制御して、基板３への成膜動作を終了させる。
【００２４】
チャンバ２には、各ターゲット５、６が配設されて防着板３３に囲まれた各領域内にＡｒガスを導入するガス導入口３５と、Ｏ２ガスを導入するガス導入口３６とがそれぞれ備えられている。
チャンバ２の外部下方には、チャンバ２内を低圧にするための粗引きポンプ３７と高真空ポンプ３８とが設けられ、真空度をモニタする真空計３９が設けられている。チャンバ２の外部上方には、基板３に高周波電力を供給する高周波電源４０が設けられている。
【００２５】
次に、以上の構成からなる本実施形態の薄膜形成装置１によってＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを混合した酸化物膜からなる薄膜を形成する方法について以下説明する。
まず、所定の屈折率（例えば１．５２）を有する基板３をヤトイ１１にセットし、真空計３９にて所定の圧力（例えば７×１０−５Ｐａ）までチャンバ２内を粗引きポンプ３７及び高真空ポンプ３８で排気する。このとき、各シャッター３１は閉じた状態とする。
また、回転モータ１３を駆動して、基板３とともに回転板１２を例えば毎分５０回転させる。
【００２６】
その後、Ｓｉターゲット５用のガス導入口３５からＡｒガスをチャンバ２内の圧力が４×１０−１Ｐａとなるまで導入し、その後引き続きＯ２ガスをガス導入口３６から圧力が５×１０−１Ｐａとなるまで導入する。
続いて、電源１５から３００ｗの直流電力を印加して、Ｓｉターゲット５のＳｉ上にプラズマを発生させる。すると、３分間後にＳｉＯ２膜の成膜準備が完了する。
【００２７】
同時にＮｂ２Ｏ５の成膜準備も以下の手順で行う。
Ｎｂターゲット６用のガス導入口３５からＡｒガスを真空計３９にて圧力が７×１０−１Ｐａとなるまで、引き続きガス導入口３６からＯ２ガスを圧力が１．０Ｐａとなるまで導入する。
続いて、電源１６から３００ｗの直流電力を印加し、Ｎｂターゲット６のＮｂ上にプラズマを発生させる。すると、３分間後にＮｂ２Ｏ５膜の成膜準備が完了する。
【００２８】
そして、Ｓｉターゲット５及びＮｂターゲット６の直上に位置する開口部２３ａの幅がそれぞれ所定の幅となるように、サーボモータ３０Ａ、３０Ｂをそれぞれ駆動してボールネジ２７Ａ，２７Ｂを回転させて、ガイド部材２８Ａ，２８Ｂに沿って一対の仕切部材２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ直進運動させる。
このとき、開口部２３ａの開口面積の確認は図示しないエンコーダで位置認識をしながら行う。
【００２９】
上記の状態を維持しつつ、Ｓｉターゲット５及びＮｂターゲット６直上の各シャッター３１をそれぞれ回転させて同時に開く。このとき、生成されたプラズマによってＳｉターゲット５から弾き飛ばされたＳｉが、直上の開口部２３ａを通過して基板３表面に到達する。同様に、Ｎｂターゲット６から弾き飛ばされたＮｂが、直上の開口部２３ａを通過して基板３表面に到達する。
こうして、それぞれの開口部２３ａの開口面積に応じて所定の膜厚及び所定の混合率にて調整されたＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とが基板３の表面に交互に成膜された薄膜が形成される。
【００３０】
このとき、Ｓｉモニタ部材１８は、図３に示すように、Ｓｉターゲット５の上を通過する際には、Ｓｉターゲット５の直上位置となるので、基板３と同様にＳｉＯ２が成膜される。さらに、回転移動して図４に示す位置を通過して、図５に示すように、Ｎｂターゲット６の上を通過する際は、Ｓｉモニタ部材１８はＮｂターゲット６よりも回転板１２の半径方向外側にあってＮｂターゲット６の直上から外れた位置となるので、Ｎｂ２Ｏ５は成膜されない。
【００３１】
そして、図６に示すように、Ｓｉモニタ部材１８が投光ユニット２１及び光検出ユニット２２の間を通過する際に、投光ユニット２１から出射された光がＳｉＯ２が成膜されたＳｉモニタ部材１８を透過して光検出ユニット２２に導かれる。
Ｓｉモニタ部材１８を透過した光量は、Ｓｉモニタ部材１８に成膜された光学膜厚が透過光の波長の１／４の大きさの都度ピーク値となる正弦関数で表される。そこで、制御部１０は、この光検出ユニット２２が検出した光量と透過光の波長との関係からＳｉモニタ部材１８に成膜されたＳｉＯ２の成膜量を算出する。
成膜プロセス中、この状態が繰り返され、Ｓｉモニタ部材１８にはＳｉＯ２のみが成膜される。
【００３２】
一方、Ｎｂモニタ部材２０は、図３に示すように、Ｎｂターゲット６の上を通過する際には、Ｎｂターゲット６の直上位置となるので、基板３と同様にＮｂ２Ｏ５が成膜される。そして、図４に示すように、Ｎｂモニタ部材２０が、投光ユニット２１及び光検出ユニット２２の間を通過する際に、投光ユニット２１からの光がＮｂ２Ｏ５が成膜されたＮｂモニタ部材２０を透過して光検出ユニット２２に導かれる。
制御部１０は、Ｓｉモニタ部材１８の場合と同様に、この光検出ユニット２２が検出した光量と透過光の波長との関係からＮｂモニタ部材２０に成膜されたＮｂ２Ｏ５の成膜量を算出する。
さらに、回転移動して図５に示すようにＳｉターゲット５の上を通過する際は、Ｎｂモニタ部材２０はＳｉターゲット５よりも回転板１２の中心側にずれてＳｉターゲット５の直上から外れた位置にあるので、ＳｉＯ２は成膜されない。
成膜プロセス中、この状態が繰り返され、Ｎｂモニタ部材２０にはＮｂ２Ｏ５のみが成膜される。
【００３３】
制御部１０は、モニタ部材１８、２０から算出したＳｉＯ２及びＮｂ２Ｏ５それぞれの成膜量に応じて、制御部１０が、サーボモータ３０Ａ、３０Ｂを駆動して一対の仕切部材２３Ａ、２３Ｂを操作し、開口部２３ａの開口面積を調整して各ターゲット５、６による成膜量を調整する。
そして、制御部１０は、成膜量が目標の大きさに達したと判断したとき、各シャッター用モータ３２を駆動して各シャッター３１を同時に各ターゲット５、６の直上に移動させて成膜を終了する。
【００３４】
この薄膜形成装置１によれば、ターゲット５、６それぞれに対応するモニタ部材１８、２０を透過する光量を検出して光学的な方法を使用することによって、基板３に成膜された成膜量を測定することができる。したがって、成膜量が多くても基板３への各材料の成膜量を容易に、かつ、正確に算出することができる。そして、その測定量に応じて一対の仕切部材２３Ａ、２３Ｂを操作して各ターゲット５、６からの材料供給量を調整することにより、所望の量に対して精度の高い成膜を実施することができる。
【００３５】
この際、各ターゲット５、６と各モニタ部材１８、２０とがそれぞれ上述した位置に配されているので、各モニタ部材１８、２０が対応する各ターゲット５、６の直上位置を通過する際にはモニタ部材１８、２０へそれぞれのターゲット材料が成膜される。一方、それ以外のターゲットでは直上位置から外れるのでターゲット材料による成膜を防ぐことができる。したがって、ターゲット５、６、モニタ部材１８、２０、及び基板３の相互の配置関係のみから各モニタ部材１８、２０に対応する各ターゲット５、６の材料のみを成膜させることができる。
【００３６】
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図７から図１２を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第２の実施形態に係る薄膜形成装置４１が上記第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態ではＳｉターゲット５とＮｂターゲット６とが配設される位置全体の中央点ＴＯが、回転板の中心軸Ｃから偏っているのに対して、第２の実施形態では図７及び図８に示すように、この中央点ＴＯと中心軸Ｃとを一致させるとともに、膜厚検出機構４２が一方の仕切部材４３に開口部２３ａ側に突出する遮蔽板（遮蔽部材）４５を備えているとした点である。
【００３７】
遮蔽板４５は、Ｓｉモニタ部材１８がＮｂターゲット６の直上を通過する際に、スパッタリングにより放出されたＮｂターゲット６材料の通過を阻止する位置及び大きさを有してＮｂターゲット６直上の仕切部材４３に備えられている。
同様にＮｂモニタ部材２０がＳｉターゲット５の直上を通過する際に、スパッタリングにより放出されたＳｉターゲット５材料の通過を阻止する位置及び大きさを有してＳｉターゲット５直上の仕切部材４３に備えられている。
なお、遮蔽板４５の位置は、基板３と各ターゲット５、６とが重ならない位置に配されている。
【００３８】
次に、以上の構成からなる本実施形態の薄膜形成装置４１によってＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを混合した酸化物膜からなる薄膜を形成する方法について以下説明する。
第１の実施形態と同様に、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５の成膜準備を行った後、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを基板３の表面に交互に成膜して薄膜を形成する。
【００３９】
このとき、Ｓｉモニタ部材１８は、図９に示すように、Ｓｉターゲット５の直上を通過する際には、基板３と同様にＳｉＯ２が成膜されるが、図１０に示す位置を通過して図１１に示すように、Ｎｂターゲット６の直上を通過する際には、遮蔽板４５がＮｂターゲット６とＳｉモニタ部材１８との間にあるため、Ｎｂ２Ｏ５は成膜されない。
そして、図１２に示すように、Ｓｉモニタ部材１８が投光ユニット２１及び光検出ユニット２２の間を通過する際に、投光ユニット２１からの光がＳｉモニタ部材１８を透過して光検出ユニット２２に導かれ、制御部１０が、この光検出ユニット２２が検出した光量と透過光の波長との関係からＳｉＯ２の成膜量を測定する。
【００４０】
一方、Ｎｂモニタ部材２０は、図９に示すように、Ｎｂターゲット６の直上を通過する際には、基板３と同様にＮｂ２Ｏ５が成膜される。そして、図１０に示すように、Ｎｂモニタ部材２０が、投光ユニット２１及び光検出ユニット２２の間を通過する際に、投光ユニット２１からの光がＮｂモニタ部材２０を透過して光検出ユニット２２に導かれ、制御部１０が、Ｓｉモニタ部材１８の場合と同様に、この光検出ユニット２２が検出した光量と透過光の波長との関係からＮｂ２Ｏ５の成膜量を測定する。そして、図１１に示すように、Ｓｉターゲット５の直上を通過する際には、遮蔽板４５がＳｉターゲット５とＮｂモニタ部材２０との間にあるため、ＳｉＯ２は成膜されない。
【００４１】
制御部１０は、それぞれのモニタ部材１８、２０から算出した成膜量に基づき一対の仕切部材２３Ａ、４３を操作して開口部２３ａの開口面積を調整し成膜量を調整する。
さらに、制御部１０は、成膜量が目標の大きさに達したと判断したとき、各シャッター３１を同時にターゲット５，６上に移動させて成膜を終了する。
【００４２】
この薄膜形成装置４１によれば、膜厚検出機構４２が遮蔽板４５を備え、遮蔽板４５と各モニタ部材１８、２０とが上述した位置に配されているので、Ｓｉモニタ部材１８にはＳｉターゲット５からの材料によるＳｉＯ２のみが成膜され、Ｎｂモニタ部材２０にはＮｂターゲット６からの材料によるＮｂ２Ｏ５のみが成膜される。そのため、ターゲット５、６、モニタ部材１８、２０、及び基板３の相互の配置関係のみならず、遮蔽板４５によって確実に他のターゲット材料の成膜を防ぐことができる。
また、ターゲット５、６の中央点ＴＯと中心軸Ｃとが一致しているので、これらをチャンバ２やヤトイ１１の中心に対して対称の位置に配設でき、均一な環境で安定した成膜を行うことができる。
【００４３】
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図１３から図１８を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第３の実施形態に係る薄膜形成装置４６が上記第２の実施形態と異なる点は、第２の実施形態では仕切部材４３に遮蔽板４５が設けられているのに対して、第３の実施形態では、図１３及び図１４に示すように、シャッター３１が膜厚検出機構４４の構成も兼ねて、成膜終了時以外でもモニタ部材１８、２０がそれぞれ対応するターゲット以外のターゲット直上を通過する際に移動するとともに、Ｓｉモニタ部材１８、Ｎｂモニタ部材２０は、基板３とほぼ同一の大きさを有して同一の円周上に配設されるとした点である。
【００４４】
次に、以上の構成からなる本実施形態の薄膜形成装置４６によってＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを混合した酸化物膜からなる薄膜を形成する方法について以下説明する。
第１の実施形態と同様に、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５の成膜準備を行った後、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを基板３の表面に交互に成膜して薄膜を形成する。
【００４５】
このとき、Ｓｉモニタ部材１８は、図１５に示すように、Ｓｉターゲット５の直上を通過する際には、基板３と同様にＳｉＯ２が成膜される。そして、図１６に示す位置を通過して図１７に示すように、Ｎｂターゲット６の直上を通過する際には、Ｎｂターゲット６のシャッター用モータ３２を駆動してＮｂターゲット６とＳｉモニタ部材１８との中間位置にシャッター３１が移動するため、Ｓｉモニタ部材１８にはＮｂ２Ｏ５が成膜されない。
再びシャッター３１が移動して、図１８に示すように、Ｓｉモニタ部材１８が投光ユニット２１及び光検出ユニット２２の間を通過する際には、投光ユニット２１からの光がＳｉモニタ部材１８を透過して光検出ユニット２２に導かれる。
制御部１０は、この光検出ユニット２２が検出した光量と透過光の波長との関係からＳｉＯ２の成膜量を測定する。
【００４６】
一方、Ｎｂモニタ部材２０は、図１５に示すように、Ｎｂターゲット６の直上を通過する際には、基板３と同様にＮｂ２Ｏ５が成膜される。そして、図１６に示すように、Ｎｂモニタ部材２０が、投光ユニット２１及び光検出ユニット２２の間を通過する際に、投光ユニット２１からの光がＮｂモニタ部材２０を透過して光検出ユニット２２に導かれる。そして、図１７に示すように、Ｓｉターゲット５の直上を通過する際には、Ｓｉターゲット５のシャッター用モータ３２が駆動してＳｉターゲット５とＮｂモニタ部材２０との中間位置にシャッター３１が移動するため、Ｎｂモニタ部材２０にはＳｉＯ２は成膜されない。その後、再びシャッター３１が移動して、図１８に示す状態となる。
制御部１０は、Ｓｉモニタ部材１８の場合と同様に、この光検出ユニット２２が検出した光量と透過光の波長との関係からＮｂ２Ｏ５の成膜量を測定する。
【００４７】
これらの成膜量に応じて、制御部１０は、一対の仕切部材２３Ａ、２３Ｂを操作して開口部２３ａの開口面積を調整し成膜量を調整する。
さらに、制御部１０は、成膜量が目標の大きさに達したと判断したとき、各シャッター３１を同時に閉じて成膜を終了する。
なお、この場合、何れかの基板３がモニタ部材１８、２０を兼ねてもよい。
【００４８】
この薄膜形成装置４６によれば、シャッター３１が膜厚検出機構８の構成も兼ねるとともに、基板３と各モニタ部材１８、２０とが同一の円周上に配されているので、Ｓｉモニタ部材１８にはＳｉターゲット５からの材料によるＳｉＯ２のみが成膜され、Ｎｂモニタ部材２０にはＮｂターゲット６からの材料によるＮｂ２Ｏ５のみが成膜される。したがって、検出するモニタ部材１８、２０とターゲット５、６との対応付けを容易に行うことができる。
また、モニタ部材１８、２０を基板３に対して偏心して配設しなくてもよいため、基板３の一部をモニタ部材１８、２０として使用することができる。
さらに、モニタ部材１８、２０を基板３と同じ大きさで配設できるので、モニタ部材を透過する光量のＳ／Ｎ比を向上させて測定精度を高めることができる。
【００４９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、投光ユニット２１と光検出ユニット２２との配置はチャンバ２に対して上下逆方向でも構わない。また、投光ユニット２１と光検出ユニット２２との位置を調整して透過光量でなく反射光量を測定しても構わない。
さらに、ターゲットは２つに限らず３つ以上でもよく、材料もＳｉ、Ｎｂに限らない。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した本発明においては以下の効果を奏する。
本発明によれば、成膜量の多い成膜時でもモニタ部材を透過若しくは反射する光を測定することによって被成膜対象物に成膜された材料の膜厚を材料別に光学的に測定することができるとともに、その測定量に応じて材料の供給量を調整して精度の高い成膜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視における第１の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る薄膜形成装置においてモニタ部材に成膜する状況を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る薄膜形成装置において一方のモニタ部材の膜厚を膜厚検出機構にて測定する状況を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る薄膜形成装置においてモニタ部材とターゲットとがずれた位置にある状況を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る薄膜形成装置において他方のモニタ部材の膜厚を膜厚検出機構にて測定する状況を示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図８】図７のＹ−Ｙ線矢視における第２の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置においてモニタ部材に成膜する状況を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置において一方のモニタ部材の膜厚を膜厚検出機構にて測定する状況を示す平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置においてモニタ部材とターゲットとがずれた位置にある状況を示す平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置において他方のモニタ部材の膜厚を膜厚検出機構にて測定する状況を示す平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図１４】図１３のＺ−Ｚ線矢視における第３の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置においてモニタ部材に成膜する状況を示す平面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置において一方のモニタ部材の膜厚を膜厚検出機構にて測定する状況を示す平面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置においてモニタ部材とターゲットとがずれた位置にある状況を示す平面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置において他方のモニタ部材の膜厚を膜厚検出機構にて測定する状況を示す平面図である。
【符号の説明】
１、４１、４６  薄膜形成装置
２  チャンバ
３  基板（被成膜対象物）
５  Ｓｉターゲット（ターゲット）
６  Ｎｂターゲット（ターゲット）
７  保持部材
８  膜厚検出機構
１０  制御部
１３  回転モータ（対象物回転機構）
１８  Ｓｉモニタ部材（モニタ部材）
２０  Ｎｂモニタ部材（モニタ部材）
２１  投光ユニット
２２  光検出ユニット
３１  シャッター
４５  遮蔽板（遮蔽部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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