(57)【要約】【課題】光学薄膜の成膜において、膜厚、屈折率が設計値からずれた場合でも、最終的に得られる光学性能が目的とする光学性能に近づけることができる技術を提供する。【解決手段】光学的膜厚がλ／４以上の層で光量の極値が判明した時点で、それ以前に成膜した光学的膜厚がλ／４以下の薄い層の屈折率と膜厚を推定し、最適化手法を用いて成膜中の層および成膜中の層以降の層の膜厚を補正することによって目的とする光学性能を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学多層膜の各層の膜厚をモニター光を用いてモニター基板上で成膜中に計測することによって制御する膜厚制御工程と、
成膜中の層の該モニター基板上での光学的膜厚がλ／４（λは該モニター光の計測波長）以上の厚さの場合に、該膜厚制御工程で計測された光学的膜厚がλ／４の奇数倍の位置における反射率または透過率の極大値または極小値に基づいて、当該層および当該層以前の層の屈折率を推定する屈折率推定工程と、
該膜厚制御工程で得られた計測結果と、該屈折率推定工程で推定された屈折率から、当該層以前の層の膜厚を推定する膜厚推定工程と、
該屈折率推定工程と該膜厚推定工程で推定された各層の屈折率と膜厚とを用いて、当該層および当該層以降の層の目標膜厚を補正する膜厚補正工程を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
請求項１記載の膜厚補正工程における膜厚補正方法は、成膜中の層および成膜中の層以降の層の膜厚をパラメーターとして、目標とする分光特性と、前記屈折率推定工程と前記膜厚推定工程で推定された屈折率と膜厚の推定値を用いて計算した分光特性との差の二乗和が最小となるようにパラメーターを最適化することを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
請求項１記載の膜厚制御工程における膜厚計測方法が単一波長の光量を計測するものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の成膜方法。
【請求項４】
真空蒸着法またはスパッタリング法により多層膜を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の成膜方法を用いたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着やスパッタリングなどによる光学薄膜の成膜の過程を制御する成膜方法および成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜の光学性能は屈折率と膜厚によって決定されるため、成膜中に屈折率と膜厚を測定および制御することは所望の光学性能を持つ薄膜を得るために重要である。また、光学薄膜における膜厚は、物理的膜厚よりも光学的膜厚（屈折率と物理的膜厚との積）のほうが有用な情報である。そのため、精密な膜厚制御を必要とする光学薄膜の成膜においては、屈折率と光学的膜厚の情報が得られる光学式膜厚制御法が広く用いられている。光学式膜厚制御法には、単色測光法、二色測光法、多色測光法などの方法がある。
【０００３】
単色測光法は最も簡便な方法であり、光学的膜厚がλ／４（λは測光波長）増加するごとに繰り返し現れる反射率または透過率の極大値および極小値を利用するものである。この方法を用いた例が特公昭５７−２４４８５号広報に開示されている。
【０００４】
また、単色測光法では光学的膜厚がλ／４以下の場合は極値が現れないため、λ／４以下の膜厚制御を正確におこなうことができないという問題があるが、透過率または反射率の変化をモデル式に当てはめて制御をおこなうことでλ／４以下の膜厚でもより正確な膜厚制御を可能にする例が、特開２０１０−１３８４６３号広報に開示されている。
【０００５】
また、膜の屈折率は、成膜中の物質の蒸発速度、蒸発分布、成膜中の圧力、基板の温度等の諸条件の変動によって設計値と異なってしまう場合がある。単色測光法において蒸発速度を制御することによって屈折率のずれを防止する例が特開２００５−２４６２号広報に開示されている。
【０００６】
多色測光法は分光光度計などを用いて成膜中の分光反射特性または分光透過特性を測定して膜厚制御する方法である。この方法を用いた例が特開平５−２５５８５０広報、特許第３７５４８７４号広報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−２４４８５号広報
【特許文献２】特開２０１０−１３８４６３号広報
【特許文献３】特開２００５−２４６２号広報
【特許文献４】特開平５−２５５８５０広報
【特許文献５】特許第３７５４８７４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、成膜中の物質の蒸発速度、蒸発分布、成膜中の圧力、基板の温度等の諸条件は変動するため、単色測光法において光学的膜厚がλ／４以下の薄い層の膜厚制御をおこなう場合、たとえ特許文献２記載の方法を用いたとしてもモデル式通りに成膜が進行するとは限らず、実際の膜の屈折率とモデル式で推定した膜の屈折率に差が生じてしまい、正確な膜厚制御がおこなえない場合があるという問題を有している。
【０００９】
また、所望の光学的膜厚が得られたとしても屈折率が設計値と異なってしまった場合には、設計通りの光学性能を有する光学薄膜が得られないという問題を有している。
【００１０】
また、設計値通りの屈折率を得るために蒸発速度の制御をおこなったとしても蒸発分布、成膜中の圧力、基板温度等の条件が異なっている場合には必ずしも設計値通りの屈折率を得ることができないという問題を有している。
【００１１】
また、多色測光法は分光光度計など複雑な装置が必要なためにコスト面で採用が難しいという問題を有している。
【００１２】
そこで本発明は、光学薄膜の成膜において、膜厚、屈折率が設計値からずれた場合でも、光学薄膜の光学性能を目標に近づけることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、光学多層膜の各層の膜厚をモニター光を用いてモニター基板上で成膜中に計測することによって制御する膜厚制御工程と、
成膜中の層の該モニター基板上での光学的膜厚がλ／４（λは該モニター光の計測波長）以上の厚さの場合に、該膜厚制御工程で計測された光学的膜厚がλ／４の奇数倍の位置における反射率または透過率の極大値または極小値に基づいて、当該層および当該層以前の層の屈折率を推定する屈折率推定工程と、
該膜厚制御工程で得られた計測結果と、該屈折率推定工程で推定された屈折率から、当該層以前の層の膜厚を推定する膜厚推定工程と、
該屈折率推定工程と該膜厚推定工程で推定された各層の屈折率と膜厚とを用いて、当該層および当該層以降の層の目標膜厚を補正する膜厚補正工程を有することを特徴とする。
【００１４】
また、膜厚補正工程における膜厚補正方法は、成膜中の層および成膜中の層以降の層の膜厚をパラメーターとして、目標とする分光特性と、前記屈折率推定工程と前記膜厚推定工程で推定された屈折率と膜厚の推定値を用いて計算した分光特性との差の二乗和が最小となるようにパラメーターを最適化する方法を用いることが好ましい。
【００１５】
ここで、最適化方法としては、シンプレックス法、最急降下法、ニュートン法、準ニュートン法、ガウス・ニュートン法、勾配法、共役勾配法、レーベンバーグ・マーカート法等を利用した最小二乗法や、焼きなまし法（シミュレーテッド・アニーリング）、遺伝的アルゴリズム、タブーサーチ、ニューロネットワークを利用した方法があげられるが、これに限定されず、適切な最適化方法を選択すればよい。
【００１６】
また、膜厚制御工程における膜厚計測方法は単一波長の光量を計測するものであることが好ましい。
【００１７】
本発明の成膜方法は、真空蒸着法またはスパッタリング法であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、成膜中に膜厚や屈折率に設計値からのずれが生じた場合でも、成膜中の層およびそれ以降の層の膜厚を補正することによって、目標とする光学性能を得ることができる。
【００１９】
光学的膜厚がλ／４未満の薄い層が含まれる光学多層膜では、屈折率が設計値からずれることによって膜厚のずれが生じ、目標とする光学性能が得られなくなるという問題が多く発生するが、本発明によればずれが生じた層以降の層の膜厚を補正することによってこのような問題を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の全体構成図である。
【図２】図１のモニター基板マスク１５を上から見た模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る４層反射防止コートの設計値における分光反射特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る４層反射防止コートの理想的な膜厚制御用光量変化曲線を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る４層反射防止コートの第３層の実際の膜厚制御用光量変化曲線を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る４層反射防止コートの第１層の実際の膜厚制御用光量変化曲線を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る４層反射防止コートの膜厚補正効果を説明する分光反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の成膜装置の一例を示す概略模式図である。真空槽１１内の下部に蒸発源１２が設けられ、その上方に製品基板保持用のドーム１３と、ドーム１３の中心部に膜厚制御モニター基板ホルダー１４が、基板ホルダー１４下部にモニター基板マスク１５が設けられ、基板ホルダー１４の内部にモニター基板１６が配置されている。
【００２３】
膜厚制御工程は、成膜中の膜の厚さを光学的に計測しておこなうもので、基板ホルダー１４、モニター基板マスク１５、モニター基板１６、投受光部１７、演算・制御部１８によって構成され、投受光部１７から発したモニター光がモニター基板１６に照射され、モニター基板１６の上面と膜が成膜されつつあるモニター基板１６の下面とで反射された反射光が投受光部１７で受光される。受光された光量は演算・制御部１８に取り込まれ、演算・制御部１８では膜の屈折率と厚さの演算、膜厚が目標値に到達した時の成膜終了処理、および計測値の記憶がおこなわれる。
【００２４】
図２は、基板ホルダー１４下部に設けられたモニター基板マスク１５の形状を上から見た模式図である。開口部２１の部分に穴が開いておりモニター基板１６には開口部２１の部分にだけ成膜される。層毎に基板ホルダー１４を一定角度回転させることによって各層の膜厚を個別に計測することができるようになっている。前記モニター光は開口部２１のエリア内に照射される。
【００２５】
次に、本発明を４層反射防止コートに適用する場合の成膜方法について示す。
【００２６】
４層反射防止コートの一設計例を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2012036479.tif 000002
【００２８】
この設計例では製品基板、モニター基板ともＳＣＨＯＴＴ製ＢＫ−７を使用する。
【００２９】
表１において、層数は基板側からの層の順番を表わし、光学膜厚は該当層の光学的膜厚、λは設計の基準波長（ここではλ＝５００ｎｍ）、物質は該当層の物質名、膜厚比はいわゆるツーリングファクターと呼ばれるもので製品基板上の層の物理的膜厚とモニター基板上の層の物理的膜厚の比率（膜厚比＝製品基板上の層の物理的膜厚÷モニター基板上の層の物理的膜厚）、真空中Δｎは大気中での層の屈折率に対する真空中でのモニター基板上の層の屈折率の差分（真空中でのモニター基板上の層の屈折率＝大気中での層の屈折率＋真空中Δｎ）、計測波長は光学式膜厚制御で計測する光線の波長（単位ｎｍ）、開始光量は成膜開始前の膜が付いていない状態のモニター基板の反射光量値、を表わす。
【００３０】
膜厚比はあらかじめ層毎に成膜した製品基板とモニター基板の膜厚を測定して求めておく。
【００３１】
真空中Δｎは、モニター基板上に光学的膜厚λ／４成膜されたときの計測光量から求めておく。
【００３２】
基板および膜物質の屈折率は一般的に波長毎に異なる屈折率を持つ。本実施形態では数１に示すコーシーの分散式によって波長毎の屈折率を計算する。
【００３３】
【数１】
2012036479.tif 000003
【００３４】
上記の数式において、λは波長で単位はμｍである。Ａ０、Ａ１、Ａ２は分散式の係数であり基板、物質毎に次の表の値を用いる。
【００３５】
【表２】
2012036479.tif 000004
【００３６】
なお、分散式や係数は使用する基板や物質あるいは成膜条件によって適宜最適なものを使用すればよい。
【００３７】
この設計値から計算した４層反射防止コートの分光反射特性を図３に示す。計算には周知のマトリックス法を用いた。
【００３８】
本実施形態の４層反射防止コートが屈折率、膜厚とも設計値通りに理想的に成膜されたときの膜厚制御工程での光量変化を図に表わしたもの（膜厚制御チャート）を図４に示す。このときの各層の光量値を表３に示す。
【００３９】
【表３】
2012036479.tif 000005
【００４０】
ピーク光量は光学的膜厚がλ／４の地点での光量、停止光量は成膜終了時の光量、停止光量（％）は（ピーク光量−停止光量）÷（ピーク光量−開始光量）×１００である。
第１層および第２層のピーク光量、停止光量（％）は、光学的膜厚がλ／４に達しないため不明である。
【００４１】
図３の理想的な膜厚制御チャートの曲線は次の理論式によって導き出すことができる。
【００４２】
【数２】
2012036479.tif 000006
【００４３】
【数３】
2012036479.tif 000007
【００４４】
【数４】
2012036479.tif 000008
【００４５】
【数５】
2012036479.tif 000009
【００４６】
【数６】
2012036479.tif 000010
【００４７】
【数７】
2012036479.tif 000011
【００４８】
上記の各数式において、Ｒ１はモニター基板の成膜面側の反射率、ｎは膜の真空中の屈折率、ｎｍはモニター基板の屈折率、λはモニター光の計測波長（単位ｎｍ）、ｄは膜の物理的膜厚（単位ｎｍ）、Ｒ０はモニター基板の膜が付かない面の反射率、Ｒｍｅｓは成膜中のモニター基板の両面合計反射率、Ｒｉｎｉは両面に膜が付いていない状態のモニター基板の両面合計反射率、Ｒは得られる光量値である。ｎおよびｎｍは前記分散式によって求めた値を使用し、ｎには真空中Δｎを加算する。また、ｄは設計値としての製品基板上の物理的膜厚を膜厚比で割った値を使用する。
【００４９】
図４のような理想的な膜厚制御がおこなわれた場合は、図３に示す設計値通りの分光反射特性が得られる。
【００５０】
しかしながら、実際の成膜ではこのように理想的に成膜されることは少なく、膜の屈折率が成膜中の物質の蒸発速度、成膜中の圧力、基板の温度等の諸条件の変動によって設計値と異なってしまう。さらに光学的膜厚がλ／４以下の薄い層（この例では第１層と第２層）では屈折率が異なる結果として膜厚も設計値と異なってしまう。
【００５１】
例えば第３層ＺｒＯ２の屈折率（真空中２．０２２（λ＝４５０ｎｍ））が０．０２高くなってしまった場合、ピーク光量は理想的な値７１．０６から７３．０６に増加する。図５は、実線５１が理想的な屈折率の場合、点線５２が屈折率が０．０２高くなってしまった場合の第３層の膜厚制御チャートである。
【００５２】
一般的に、成膜中の物質の蒸発速度が一定に制御されている場合、屈折率変動の主な要因は成膜中の圧力の変動や基板温度の変動である。そして成膜中の圧力、基板の温度は一連の成膜工程の中ではばらつきは少ない。従ってこの例のように第３層ＺｒＯ２の屈折率が高くなった場合は、第１層のＺｒＯ２の屈折率も高くなっていると推測できる。
【００５３】
本発明の屈折率推定工程では、このように理想的なピーク光量と実際のピーク光量とのずれが判明した時点で次のように実際の屈折率を推定する。
【００５４】
第３層の実際の屈折率は、ピーク光量の値を用いて次の式によって求まる。
【００５５】
【数８】
2012036479.tif 000012
【００５６】
上記の数式において、Ｒｓは初期光量、Ｒｐはピーク光量、Ｒ０は基板の反射率、Ｒ’はピークでの反射率である。
【００５７】
【数９】
2012036479.tif 000013
【００５８】
上記の数式において、ｎｍは基板の屈折率、ｎは真空中の膜の屈折率である。
【００５９】
上式に従って計算すると、第３層の真空中の屈折率はｎ＝２．０４２（λ＝４５０ｎｍ）となる（増加分０．０２０）。大気中の屈折率も０．０２０増加すると推定する。
【００６０】
次に第１層ＺｒＯ２の屈折率を推定する。
最初に数１０の補正式を用いて第３層のピーク光量から第１層がλ／４以上の膜厚であったと仮定した場合のピーク光量を推定する。
【００６１】
【数１０】
2012036479.tif 000014
【００６２】
上記の数式において、Ｐ’は推定する層（第１層）のピーク光量、Ｐはピークがある層（第３層）のピーク光量、Ａは各層毎に定める補正係数である。
【００６３】
なお、この補正式は成膜が進行するにつれて真空槽内の圧力が低下したり蒸発源からの輻射熱によって基板温度が上昇したりすることによって後の層ほど屈折率が高くなるなどの影響を考慮したもので、これに限らず適宜最適な補正式を採用すればよい。
ここでは第１層の補正係数を−０．０１とする。
第１層の推定ピーク光量は、Ｐ’＝７３．０６＋７３．０６×−０．０１＝７２．３３となる。
【００６４】
数８、数９を用いて第１層の真空中の推定屈折率は２．０３５（λ＝４５０ｎｍ）となる（増加分０．０１３）。大気中の屈折率も０．０１３増加すると推定する。
【００６５】
以上で第３層のピーク光量から、第１層および第３層の屈折率が推定できた。
【００６６】
次に膜厚推定工程により第１層の膜厚を推定する。
【００６７】
図６は第１層の膜厚制御チャートである。実線６１は理想的に成膜された場合の曲線である。表３に示したように停止光量６９．６２で停止している。点線６２は停止光量で停止せずに成膜を続けたと仮定した場合の曲線である。ピーク光量は７１．０６である。
【００６８】
実線６３は屈折率が高くなってしまった場合の曲線である。停止光量は理想的に成膜された場合と同じく６９．６２である。なぜならピーク光量が理想的になると想定して成膜が実行されたためである。
【００６９】
点線６５は実線６３の曲線が停止光量で停止せずに成膜を続けたと仮定した場合の曲線である。ピーク光量は前記推定値７２．３３である。第１層が設計値通りの光学的膜厚となるためには理想的なピーク光量７１．０６と推定ピーク光量７２．３３の違いを考慮して本来であれば太い実線６４の終点光量７０．８６で成膜を停止する必要があった。
【００７０】
なぜなら、理想的な光量変化幅に対する停止光量の比率は、（６９．６２−２５．００）÷（７１．０６−２５．００）＝０．９６９であるので、実際の光量変化幅において停止光量が同じ比率になるには、（７１．０６−２５．００）×０．９６９＋２５．００＝７０．８６となる必要があるからである。
【００７１】
この太い実線６４に相当する膜厚分だけ第１層が薄くなってしまっている。
【００７２】
第１層の実際に成膜されたモニター基板上の膜厚は、推定屈折率を用いて数２〜数７を逆算することにより、光学的膜厚０．２１１９λ（λ＝４５０ｎｍ）＝９５．３５５ｎｍ、物理的膜厚９５．３５５÷２．０３５＝４６．８６ｎｍと推定できる。
【００７３】
製品基板上の膜厚は、得られたモニター基板上の物理的膜厚に表１の膜厚比を掛けることによって得られる。
製品基板上の物理的膜厚＝４６．８６×０．７５＝３５．１５ｎｍ、光学的膜厚＝３５．１５×（２．０５０＋０．０１３）＝７２．５１＝０．１４５λ（λ＝５００ｎｍ）。（２．０５０は分散式を用いて計算した波長５００ｎｍでのＺｒＯ２の屈折率。）
【００７４】
以上で第１層の膜厚が推定できた。
【００７５】
次に膜厚補正工程により第３層および第４層の膜厚を補正する。
【００７６】
膜厚補正工程では、第１層の屈折率と膜厚は前記屈折率推定工程と膜厚推定工程で推定した屈折率と膜厚を用い、第２層の屈折率と膜厚は設計値を用い、第３層の屈折率はピーク光量から計算した屈折率を用い、第３層の膜厚は設計値を用い、第４層以降の屈折率と膜厚は設計値を用いる。これらの屈折率と膜厚を初期値として、第３層および第４層の膜厚をパラメーターとして、図３に示した分光反射特性に近づくように最適化をおこなう。
【００７７】
最適化方法としては、シンプレックス法、最急降下法、ニュートン法、準ニュートン法、ガウス・ニュートン法、勾配法、共役勾配法、レーベンバーグ・マーカート法等を利用した最小二乗法や、焼きなまし法（シミュレーテッド・アニーリング）、遺伝的アルゴリズム、タブーサーチ、ニューロネットワークを利用した方法があげられるが、これに限定されず、適切な最適化方法を選択すればよい。
【００７８】
例えばレーベンバーグ・マーカート法を利用する場合は、William H. Press他「NUMERICAL RECIPES in C」
第14章4項P.505 Levenberg-Marquardt法，
日本， 株式会社技術評論社，
平成18年5月5日初版第13刷， ISBN4-87408-560-1、に記載のコードを用いることができる。
【００７９】
例としてここではレーベンバーグ・マーカート法を用いて最適化をおこない、表４のように第３層および第４層の膜厚が補正され、停止光量が修正された。
【表４】
2012036479.tif 000015
【００８０】
第３層と第４層の停止光量を表３の値に修正して成膜をおこなえば、修正しなかった場合と比較してより設計値に近い分光特性を持つ製品を得ることができる。
【００８１】
図７は製品基板の分光反射特性を示す図であり、細い実線７１は設計値、太い実線７２は第３層と第４層の停止光量を表３の値に補正した場合の分光反射特性、点線７３は補正をおこなわずにそのまま成膜した場合の分光反射特性である。この図から補正の効果は明らかであり、補正をおこなわなかった場合と比較して補正をおこなった場合の分光反射特性はより設計値に近づいている。
【００８２】
また、第４層においてピークがずれた場合にも同様の方法で屈折率を求め、第２層の屈折率および膜厚を推定し、第４層の停止光量を補正すればよい。
【００８３】
また、本実施形態では同一物質の層について屈折率および膜厚の推定をおこなったが、ピーク光量の挙動が同じ傾向を示す物質であれば異物質であってもかまわない。
【００８４】
また、薄い層が無く全ての層がピーク光量を得られる膜構成であっても本発明を適用することによって屈折率のずれを膜厚の補正によって修正することができる。
【００８５】
また、本実施形態では設計値の分光特性に近づけるように最適化をおこなったが、例えば反射防止コートにおいてより低い反射率が望まれる場合には設計値よりも反射率が低いデーターをターゲットとして最適化をおこなっても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１１  真空チャンバー
１２  蒸発源
１３  製品基板配置用ドーム
１４  モニター基板ホルダー
１５  モニター基板マスク
１６  モニター基板
１７  投受光部
１８  演算および制御部
２１  モニター基板マスク開口部
【図１】
2012036479.tif 000016
【図２】
2012036479.tif 000017
【図３】
2012036479.tif 000018
【図４】
2012036479.tif 000019
【図５】
2012036479.tif 000020
【図６】
2012036479.tif 000021
【図７】
2012036479.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月20日(2010.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
光学多層膜の各層の膜厚をモニター光を用いてモニター基板上で成膜中に計測することによって制御する膜厚制御工程と、
成膜中の層の該モニター基板上での光学的膜厚がλ／４（λは該モニター光の計測波長）以上の厚さの場合に、該膜厚制御工程で計測された光学的膜厚がλ／４の奇数倍の位置における反射率または透過率の極大値または極小値に基づいて、当該層および光学的膜厚がλ／４未満の当該層以前の層の屈折率を推定する屈折率推定工程と、
該膜厚制御工程で得られた計測結果と、該屈折率推定工程で推定された屈折率から、光学的膜厚がλ／４未満の当該層以前の層の膜厚を推定する膜厚推定工程と、
該屈折率推定工程と該膜厚推定工程で推定された各層の屈折率と膜厚とを用いて、当該層および当該層以降の層の目標膜厚を補正する膜厚補正工程を有することを特徴とする成膜方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、光学多層膜の各層の膜厚をモニター光を用いてモニター基板上で成膜中に計測することによって制御する膜厚制御工程と、
成膜中の層の該モニター基板上での光学的膜厚がλ／４（λは該モニター光の計測波長）以上の厚さの場合に、該膜厚制御工程で計測された光学的膜厚がλ／４の奇数倍の位置における反射率または透過率の極大値または極小値に基づいて、当該層および光学的膜厚がλ／４未満の当該層以前の層の屈折率を推定する屈折率推定工程と、
該膜厚制御工程で得られた計測結果と、該屈折率推定工程で推定された屈折率から、光学的膜厚がλ／４未満の当該層以前の層の膜厚を推定する膜厚推定工程と、
該屈折率推定工程と該膜厚推定工程で推定された各層の屈折率と膜厚とを用いて、当該層および当該層以降の層の目標膜厚を補正する膜厚補正工程を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
光学的膜厚がλ／４未満の薄い層が含まれる光学多層膜では、屈折率が設計値からずれることによって膜厚のずれが生じ、目標とする光学性能が得られなくなるという問題が多く発生するが、本発明によれば光学的膜厚がλ／４以上の層だけでなく光学的膜厚がλ／４未満の層の屈折率と膜厚も推定することができるため、ずれが生じた層以降の層の膜厚を補正することによってこのような問題を防ぐことができる。
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月18日(2011.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【表１】
2012036479.tif 000023
本実施形態では、第１層および第２層がモニター基板上での光学的膜厚がλ／４未満の層であり、第３層および第４層がモニター基板上での光学的膜厚がλ／４以上の層である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
表１において、層数は基板側からの層の順番を表わし、製品基板上の光学膜厚は該当層の製品基板上における光学的膜厚、λは設計の基準波長（ここではλ＝５００ｎｍ）、物質は該当層の物質名、膜厚比はいわゆるツーリングファクターと呼ばれるもので製品基板上の層の物理的膜厚とモニター基板上の層の物理的膜厚の比率（膜厚比＝製品基板上の層の物理的膜厚÷モニター基板上の層の物理的膜厚）、真空中Δｎは大気中での層の屈折率に対する真空中でのモニター基板上の層の屈折率の差分（真空中でのモニター基板上の層の屈折率＝大気中での層の屈折率＋真空中Δｎ）、計測波長は光学式膜厚制御で計測する光線の波長（単位ｎｍ）、開始光量は成膜開始前の膜が付いていない状態のモニター基板の反射光量値、モニター基板上の光学膜厚は該当層の真空中でのモニター基板上における光学的膜厚を表わす。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
なお、分散式や係数は使用する基板や物質あるいは成膜条件によって適宜最適なものを使用すればよい。
モニター基板上の光学膜厚は、該当層の製品基板上の光学膜厚と膜物質の屈折率とから製品基板上の物理膜厚を計算し、製品基板上の物理膜厚を膜厚比で割ることによってモニター基板上の物理膜厚を計算し、モニター上の物理膜厚に計測波長における真空中でのモニター基板上の層の屈折率をかけることによって導き出すことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ピーク光量はモニター基板上の光学的膜厚がλ／４の地点での光量、停止光量は成膜終了時の光量、停止光量（％）は（ピーク光量−停止光量）÷（ピーク光量−開始光量）×１００である。
第１層および第２層のピーク光量、停止光量（％）は、モニター基板上の光学的膜厚がλ／４に達しないため不明である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
上記の数式において、Ｒｓは該当層の初期光量、Ｒｐは該当層のピーク光量、Ｒoは基板の反射率、Ｒ’は該当層のピークでの反射率である。
すなわち第３層のピークでの反射率は、第３層の初期光量Ｒｓ、第３層のピーク光量Ｒｐ、基板の反射率Ｒoを用いて求めることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
上記の数式において、Ｐ’は推定する層（第１層）のピーク光量、Ｐはピークがある層（第３層）のピーク光量、Ａは各層毎に定める補正係数である。
例えば第１層の補正係数Ａは、実験的に第１層をモニター基板上にλ／４以上の膜厚で成膜し引き続き成膜した第３層のピーク光量と比較することによって求めることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の成膜方法を用いたことを特徴とする膜厚モニター機構および膜厚制御機構を備えた成膜装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【表１】
2012036479.tif 000024
本実施形態では、第１層および第２層がモニター基板上での光学的膜厚がλ／４未満の層であり、第３層および第４層がモニター基板上での光学的膜厚がλ／４以上の層である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
なお、分散式や係数は使用する基板や物質あるいは成膜条件によって適宜最適なものを使用すればよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
上記の数式において、Ｐ’は推定する層（第１層）のピーク光量、Ｐはピークがある層（第３層）のピーク光量、Ａは各層毎に定める補正係数である。