(57)【要約】【課題】基板に堆積する機能膜の成膜レートを把握して、所定厚の機能膜を基板へ堆積させることができる成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置１は、被成膜体である基板３０に薄膜を成膜する装置であって、基板３０と同じバッチにおいて成膜される水晶振動子２１と、基板３０および水晶振動子２１へ成膜するための成膜室６１と、水晶振動子２１の周波数を測定する周波数測定部（ブローブユニット８）と、周波数から導かれた成膜レートによって、薄膜が所定厚となるように成膜室を制御する演算制御部と、を備え、周波数測定部（ブローブユニット８）はバッチの開始前の振動子の周波数と、バッチの開始から終了までにおける中間段階の振動子の周波数と、を成膜室内でそれぞれ測定することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜体に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記被成膜体と同じバッチにおいて成膜される振動子と、
前記被成膜体および前記振動子へ成膜するための成膜室と、
前記振動子の周波数を測定する周波数測定部と、
前記周波数から導かれた成膜レートによって、前記薄膜が所定厚となるように前記成膜室を制御する演算制御部と、
を備え、
前記周波数測定部は前記バッチの開始前の前記振動子の周波数と、前記バッチの開始から終了までにおける中間段階の前記振動子の周波数と、を前記成膜室内でそれぞれ測定することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記成膜室はマスクを備え、
前記マスクは、前記振動子の大きさの４５％から７５％の開口を有する、ことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜装置であって、
前記周波数測定部は、前記振動子と接触する複数の探針の間に設けられている短絡防止溝と、前記探針の先端部以外を覆っているカバー部と、を有している、ことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜装置であって、
前記振動子は、厚みすべり振動が励起される圧電振動子である、ことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
薄膜が成膜される被成膜体と、前記被成膜体と同じバッチで成膜される振動子と、を成膜室へセットする準備ステップと、
前記バッチの開始前に前記振動子の周波数を前記成膜室内で測定する第１測定ステップと、
前記薄膜を所定厚未満まで成膜する第１成膜ステップと、
前記第１成膜ステップ後、前記振動子の周波数を前記成膜室内で測定する第２測定ステップと、
前記第１測定ステップおよび前記第２測定ステップの測定結果から成膜レートを算出するレート算出ステップと、
前記成膜レートに基づいて、前記バッチの開始から終了までの前記薄膜の累積の膜厚が所定厚になるまで成膜する第２成膜ステップと、を有する、ことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等へ成膜するための成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板等への成膜をおこなう成膜装置の一例が、特許文献１に開示されていて、これによれば、基板を載置するトレーには水晶振動子が取り付けられている。そして、基板への成膜が終了すると、同じトレーに取り付けられている水晶振動子にも、基板と同等の膜厚で成膜がなされる構成になっている。ここで、水晶振動子は、膜が形成されると振動数が変化するため、その振動数の変化から、水晶振動子に形成された膜の厚みを測定することで、成膜が完了した時点での基板上の膜厚の把握が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２７６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、そのバッジにおける基板の膜厚を正確に把握することは、可能であるが、例えば、バッジ間において膜生成のバラツキがある場合、そのバラツキを事前に察知して、基板に所定の膜厚を生成するような調整を行なうことは困難である、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る成膜装置は、被成膜体に薄膜を成膜する装置であって、前記被成膜体と同じバッチにおいて成膜される振動子と、前記被成膜体および前記振動子へ成膜するための成膜室と、前記振動子の周波数を測定する周波数測定部と、前記周波数から導かれた成膜レートによって、前記薄膜が所定厚となるように前記成膜室を制御する演算制御部と、を備え、前記周波数測定部は前記バッチの開始前の前記振動子の周波数と、前記バッチの開始から終了までにおける中間段階の前記振動子の周波数と、を前記成膜室内でそれぞれ測定することを特徴とする。
【０００７】
本適用例の成膜装置によれば、成膜室において、被成膜体へ薄膜が堆積される際に振動子へも薄膜が堆積され、被成膜体および振動子へ同時に成膜がなされる構成である。この成膜装置で被成膜体へ薄膜を堆積するには、まず、薄膜の堆積を開始する前に周波数測定部によって振動子の周波数を測定する。その後、薄膜の堆積を開始して薄膜が所定厚になる前、即ち薄膜の堆積中間段階において振動子の周波数を測定する。既知のことであるが、振動子は、薄膜が形成されると振動数が変化するため、薄膜と振動数との関係を予め求めておけば、その振動数の変化から振動子に形成された薄膜の厚みを特定することが可能である。つまり、薄膜の堆積開始前の周波数と薄膜の堆積中間段階における周波数との差異から、そのバッジにおける成膜室での成膜レートを算出することが可能である。このようにして算出した成膜レートに基づけば、成膜処理において、薄膜の厚さをより正確に調整することが可能となり、被成膜体へは、所望の厚さの薄膜が成膜される。成膜装置は、バッジが変わって成膜室における成膜レートが変化したとしても、その変化に柔軟に対応しつつ薄膜の成膜が可能であり、被成膜体へは、所望の厚さの薄膜が確実に成膜される。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の成膜装置において、前記成膜室はマスクを備え、
前記マスクは、前記振動子の大きさの４５％から７５％の開口を有する、ことが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、振動子はマスクの開口を介して薄膜が堆積されるため、振動子が短絡等するような部位への薄膜の堆積が回避される。これは、導電性を有する薄膜において特に好ましい。つまり、マスクに開口がない場合やマスクの開口が振動子の大きさに近い場合では、振動子が短絡等するような部位へ薄膜が堆積する恐れがあり、また、マスクの開口が小さすぎると、振動子への薄膜の堆積と振動数の変化とから求めた成膜レートが、実際の成膜レートに比べて誤差の多いものになり、薄膜の厚さの調整が不正確になってしまう。そこで、マスクの開口は、振動子の大きさの４５％から７５％の大きさとすることが最適であるという知見が得られ、この大きさであれば、実際の成膜レートに即した成膜レートを算出することが可能となった。この場合の振動子の大きさは、実際に振動する部分の大きさが該当する。これにより、成膜装置は、バッジにおける正確な成膜レートを算出でき、被成膜体へは所望の厚さの薄膜が確実に成膜される。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の成膜装置において、前記周波数測定部は、前記振動子と接触する複数の探針の間に設けられている短絡防止溝と、前記探針の先端部以外を覆っているカバー部と、を有している、ことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、周波数測定部の探針それぞれが振動子に接触して導通し、振動子の周波数を測定する。この時、探針は薄膜が堆積しにくい位置に配置されていても、若干の堆積が考えられる。そのため、周波数測定部は、探針を支持する部位に設けられ各探針を隔てている短絡防止溝と、振動子に接触する探針の先端部のみを成膜室に露出させて他部への薄膜の堆積を抑制するためのカバー部と、を備えている。これにより、成膜装置は、長期にわたり、正確に振動子の周波数を測定して正確な成膜レートを算出することが可能である。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の成膜装置において、前記振動子は、厚みすべり振動が励起される圧電振動子である、ことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、厚みすべり振動をする圧電振動子を用いていることにより、屈曲振動をする振動子に比べると、薄膜材料であるターゲット材との距離が一定しており、表面に薄膜が均一に堆積しやすい。このため、算出される成膜レートがより正確なものとなる。
【００１４】
［適用例５］本適用例に係る成膜方法は、薄膜が成膜される被成膜体と、前記被成膜体と同じバッチで成膜される振動子と、を成膜室へセットする準備ステップと、前記バッチの開始前に前記振動子の周波数を前記成膜室内で測定する第１測定ステップと、前記薄膜を所定厚未満まで成膜する第１成膜ステップと、前記第１成膜ステップ後、前記振動子の周波数を前記成膜室内で測定する第２測定ステップと、前記第１測定ステップおよび前記第２測定ステップの測定結果から成膜レートを算出するレート算出ステップと、前記成膜レートに基づいて、前記バッチの開始から終了までの前記薄膜の累積の膜厚が所定厚になるまで成膜する第２成膜ステップと、を有する、ことを特徴とする。
【００１５】
本適用例の成膜方法によれば、成膜室で被成膜体へ薄膜が堆積される際に、振動子へも薄膜が堆積され、被成膜体および振動子へ同時に成膜がなされる方法である。成膜方法では、まず、準備ステップにおいて、成膜室に被成膜体および振動子をセットする。そして、第１測定ステップにおいて、薄膜の堆積を開始する前に振動子の周波数を測定する。これは、振動子に薄膜が堆積することによる周波数の変化を把握するために必要な測定値である。既知であるが、振動子は、薄膜が形成されると振動数が変化するため、薄膜と振動数との関係を予め求めておけば、その振動数の変化から振動子に形成された薄膜の厚みを特定することが可能である、という特性を有している。次に、周波数の測定後、第１成膜ステップにおいて、被成膜体および振動子へ薄膜を堆積させる。ここでの堆積は、薄膜が所定厚以下の堆積中間段階の状態であり、この堆積中間段階の状態までは時間で管理することが望ましい。そして、第２測定ステップにおいて、第１成膜ステップで薄膜が堆積した後の振動子の周波数を測定し、次のレート算出ステップにおいて、第１測定ステップで測定した薄膜の堆積開始前の周波数と、第２測定ステップで測定した薄膜の堆積中間段階における周波数と、の差異から、そのバッジにおける成膜室での成膜レートを算出する。この成膜レートに基づいて、第２成膜ステップでは、被成膜体へ薄膜をさらに堆積させ、膜厚が所定厚となるように調節する。以上のような成膜方法により、バッジが変わって成膜室における成膜レートが変化したとしても、その変化に対応して薄膜の成膜が可能であり、被成膜体へは、所望の厚さの薄膜が確実に成膜される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）実施形態１にかかる成膜装置を示す模式図、（ｂ）基板および測定体部を載置する載置トレーを示す平面図。
【図２】本発明の実施形態１にかかる成膜装置の機能ブロック図。
【図３】（ａ）基板および基板に堆積する機能膜を示す斜視図、（ｂ）測定体部に収容されている水晶振動子を示す斜視図、（ｃ）測定体部の測定端子側を示す斜視図。
【図４】ブローブユニットのソケットおよびソケットカバーを示す斜視図。
【図５】（ａ）水晶振動子の構成を示す平面図、（ｂ）マスク開口と成膜率との関係を示すグラフ図。
【図６】成膜の工程を示すフローチャート。
【図７】（ａ）一次成膜の処理を示す断面図、（ｂ）二次成膜の処理を示す断面図。
【図８】実施形態２にかかる成膜装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の成膜装置および成膜方法について、その好適な例を添付図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
【００１８】
図１（ａ）は、実施形態１にかかる成膜装置を示す模式図、図１（ｂ）は、基板および測定体部を載置する載置トレーを示す平面図である。また、図２は、本発明の実施形態にかかる成膜装置の機能ブロック図であり、図３（ａ）は、基板および基板に堆積する機能膜を示す斜視図、図３（ｂ）は、測定体部に収容されている水晶振動子を示す斜視図、図３（ｃ）は、測定体部の測定端子側を示す斜視図である。図１に示すように、成膜装置１は、スパッタリングにより成膜するいわゆる両面スパッタ搬送型タイプの装置であって、半導体等に用いられる基板（被成膜体）３０に薄膜４０（図３（ａ））を堆積（成膜）する前段階の状態を表している。通常多くの場合、基板３０は円形または長方形の平板であるが、薄膜４０が堆積される被測定体としては、形状に影響されるものではない。
【００１９】
ここで、スパッタリングについて、簡単に説明する。スパッタリングとは、真空中に不活性ガスを導入しながら基板３０とターゲット６との間に高電圧を印加することにより、不活性ガスをイオン化させてターゲット６に衝突させ、衝突によりはじき飛ばされたターゲット６の粒子を基板３０に機能膜として堆積する成膜方法である。成膜装置１おいては、不活性ガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、ターゲット６としてはクロム（Ｃｒ）を用いている。ターゲット６としては、Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ等の金属、Ｎｉ−Ｃｒ，ＳＵＳ，Ｃｕ−Ｚｎ等の合金、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，ＺｎＯ等の酸化物などを用いることもできる。また、スパッタリングによる機能膜は、膜が緻密で安定しており、基板３０への密着性も高い高機能なものである。
【００２０】
また、成膜装置１は、基板３０に薄膜４０を堆積するための加工部６４を有する成膜室６１を備え、図中では、成膜室６１に基板３０および測定体部２０（２０ａ，２０ｂ）が取り付けられている載置トレー６２が投入されている。成膜室６１は、加工部６４に載置トレー６２が搬送された状態時に、載置トレー６２の両面のそれぞれに対向するように配置されている一対のターゲット６と、測定体部２０の水晶振動子（振動子）２１の周波数を測定するためのブローブユニット（周波数測定部）８と、ブローブユニット８を駆動させるための駆動シリンダー７と、成膜室６１の外部側に配置されブローブユニット８と接続されているアナライザー９と、を備えている。なお、図１（ａ）には不図示であるが、Ｌ／Ｌ室を設けるのが生産性上好ましい。
【００２１】
載置トレー６２は、図１（ｂ）に示すように、基板３０の両面に同時に成膜できる状態で、基板３０を複数載置することができ、２つの測定体部２０ａ，２０ｂを有している。このうち測定体部２０ａは、載置トレー６２の一方の面側に位置するマスク６３のマスク開口（開口）６３ａに対向して水晶振動子２１を有し、載置トレー６２の他方の面側に測定端子２３（図３（ｃ））が向くような配置になっている。また、測定体部２０ｂは、載置トレー６２の該他方の面側に位置するマスク６３のマスク開口６３ａに対向して水晶振動子２１を有し、載置トレー６２の該一方の面側に測定端子２３が向くような配置になっている。これらマスク６３およびマスク開口６３ａの詳細については、図７を参照して後述する。ブローブユニット８は、載置トレー６２が加工部６４の中へ搬送される入口近傍に、載置トレー６２の一方の面側および他方の面側のそれぞれに一対設けられ、同様に、載置トレー６２が加工部６４から出てくる出口近傍にも一対設けられている。
【００２２】
そして、基板３０は、図３（ａ）に示すような長方形の板状をなしていて、表裏の２面には薄膜４０が５００ｎｍの厚さで形成（堆積）されている。ここでの薄膜４０は、クロム（Ｃｒ）である。そして、測定体部２０は、図３（ｂ）に示すように、直方体の箱状をなすパッケージ２５と、水晶振動子２１と、を有し、パッケージ２５は、一面が開放され開放面の内部側に水晶振動子２１を収容している。この場合、水晶振動子２１は、圧電振動子であって、測定体部２０の開放面に沿って厚みすべり振動が励起されるＡＴカット水晶振動子である。水晶振動子２１は、対向している面のそれぞれに励振電極２１ａが設けられ、それぞれの励振電極２１ａから延長している配線電極２１ｂが導電性接着剤２２によりパッケージ２５の内部に固定されている。さらに、測定体部２０は、図３（ｃ）に示すように、パッケージ２５の開放面と反対側の面に測定端子２３を有している。この場合、測定端子２３は、導電性接着剤２２を介して配線電極２１ｂと電気的に導通している端子等を含めた４端子からなり、そのうちの２端子にブローブユニット８の探針８ａが接触して、水晶振動子２１の周波数を測定するためのものである。この構成においては、探針８ａが水晶振動子２１に接触しているといえる。
【００２３】
このような成膜装置１における成膜は、まず、測定体部２０および基板３０がセットされた載置トレー６２を成膜室６１へ搬送しセットする。図１（ａ）は、この状態を示している。セット後、成膜室６１を真空状態にし、図６を参照して後述するフローチャートにおけるステップＳ５からステップＳ１０に準じた各ステップを経て薄膜４０が堆積される。
【００２４】
即ち、成膜室６１を真空状態にした後、成膜室６１へＡｒ（アルゴン）ガスを導入する。次いで、測定体部２０ａ，２０ｂへブロービングしてそれぞれの水晶振動子２１の周波数を測定する。これは、入口近傍の一対のブローブユニット８のそれぞれが測定体部２０ａまたは測定体部２０ｂの測定端子２３に接触して行なわれる。測定後、載置トレー６２を搬送しつつ後述する一次成膜の処理を実行して、基板３０の両面および測定体部２０ａ，２０ｂのそれぞれの水晶振動子２１に薄膜４０を堆積させる。そして、測定体部２０ａ，２０ｂへブロービングして、それぞれの水晶振動子２１の周波数を測定する。このようにそれぞれ測定した水晶振動子２１の周波数を基に、基板３０の両面それぞれにおける成膜レートの算出を行なう。そして、算出した成膜レートに基づいて所定の膜厚である５００ｎｍに達するまでの成膜時間を設定し、基板３０の両面それぞれへ後述する二次成膜の処理を実行する。
【００２５】
このように、成膜装置１では、少なくとも処理バッジ毎の基板３０に対して成膜レートが算出されるため、当該基板３０には、処理バッジにおけるバラツキ等の影響を受けることなく、所定厚の薄膜４０を確実に堆積することができる。さらに、成膜装置１は、一回の成膜処理で基板３０の両面へ同時に薄膜４０を堆積することができる。
【００２６】
次に、ブローブユニット８の構成について説明する。図４は、ブローブユニットのソケットおよびソケットカバーを示す斜視図である。ブローブユニット８は、駆動シリンダー７に取り付けられる側であるソケット８１と、ソケット８１を覆うソケットカバー（カバー部）８２と、を有している。ソケット８１は、凸形状をなす板状絶縁樹脂であり、凸状部の頂点に位置する平面に設けられ探針８ａをそれぞれ貫挿して位置決めするための２つの貫通孔８１ｄと、凸状部の両側の麓部に設けられ駆動シリンダー７への装着用のボルト（不図示）を通すための２つの固定孔８１ａと、ソケットカバー８２をボルト（不図示）で取り付けるための２つの取付孔８１ｂと、貫通孔８１ｄの両端部の平面それぞれに２つの貫通孔８１ｄを隔てるように設けられている溝部（短絡防止溝）８１ｃと、を有している。そして、ソケットカバー８２は、１面が全開口の箱状をなし、ソケット８１を覆いつつ取付孔８１ｂへボルトを介して係合する切欠部８２ａと、全開口側と反対側の面に設けられ探針８ａが貫通するため探針８ａより大きい孔である貫通孔８２ｂと、を有している。
【００２７】
このような構成のブローブユニット８は、ソケットカバー８２を有することにより、測定体部２０の測定端子２３（図３（ｃ））に接触する探針８ａの先端部のみを露出させて、該先端部以外の部位およびソケット８１への、薄膜４０の堆積を抑制することができる。さらに、ブローブユニット８は、ソケット８１が溝部８１ｃを有することにより、ソケット表面に薄膜４０が堆積したとしても、溝部８１ｃには堆積しにくい形態であることから、２つの探針８ａが堆積した薄膜４０によって短絡すること等を確実に防止できる。これにより、成膜装置１は、水晶振動子２１の周波数を正確に測定して、長期にわたって正確な成膜レートを算出することができる。
【００２８】
次に、水晶振動子２１および載置トレー６２のマスク開口（開口）６３ａについて説明する。図５（ａ）は、水晶振動子の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、マスク開口と成膜率との関係を示すグラフ図である。水晶振動子２１は、図５（ａ）に示すようなＡＴカット水晶振動子である。ＡＴカットの水晶振動子２１は、圧電単結晶材である水晶を直方体の薄板状に形成し、薄板状の表裏両面に水晶を振動させるための励振電極２１ａと、それぞれの励振電極２１ａから直方体の一辺へ延びている配線電極２１ｂと、を有している。
【００２９】
ここで用いられている水晶振動子２１は、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）を有する水晶六角柱のＸ−Ｚ平面において、Ｘ軸回りに約３５度傾いたＸ−Ｚ’平面に沿って切り出された水晶基板に励振電極２１ａおよび配線電極２１ｂが形成されたものであり、励振電極２１ａと励振電極２１ａとの間に電圧が加えられると、厚みすべり振動が生じて、規則正しい周波数の振動を持続すると共に、広範な温度域において安定した周波数を保持することができる。そして、励振電極２１ａおよび配線電極２１ｂは、この場合、水晶基板に、クロム（Ｃｒ）を下地として、その上に金（Ａｕ）を形成した金属膜であり、これら金属膜は、スパッタ装置などで０．３μｍ厚に形成されている。また、水晶振動子２１をパッケージ２５の内部に固定する導電性接着剤２２は、弾力性を有するシリコン樹脂を母材にして、ニッケル微粉を導電粒子として母材に分散させたものである。従って、水晶振動子２１は、シリコン樹脂の弾力性により水晶振動子２１への応力が緩和され、耐衝撃性の向上が図られている。
【００３０】
水晶振動子２１において、水晶基板は、長辺が３．２ｍｍおよび短辺が１．８５ｍｍの大きさであり、励振電極２１ａは、長辺が２．２ｍｍおよび短辺が１．５ｍｍで３．３ｍｍ2の大きさである。水晶振動子２１では、励振電極２１ａに対応する水晶基板が実質的に振動する部分であり、請求項に言う「振動子の大きさ」とみなせる。なお、ここでは振動子として水晶振動子２１を例に説明したが、振動子は、水晶のみに限定するものではなく、ランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を用いたものであっても良い。
【００３１】
また、測定体部２０（２０ａ，２０ｂ）の水晶振動子２１とマスク開口６３ａとは、マスク開口６３ａが励振電極２１ａより小さな相似形であり、且つ水晶振動子２１の励振電極２１ａのほぼ中央に位置するように配置されている。図１に示す成膜装置１において、マスク開口６３ａがターゲット６の方向を向いた状態で基板３０へ成膜する場合、水晶振動子２１の励振電極２１ａへはマスク開口６３ａを介して薄膜４０が堆積する。即ち、水晶振動子２１への成膜は、マスク開口６３ａが無い場合に比べて、マスク開口６３ａの大きさに準じて堆積量が異なる。その異なる割合が図５（ｂ）に示す成膜率である。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、マスク開口６３ａは、３．３ｍｍ2の大きさの励振電極２１ａに対して、およそ１．５ｍｍ2（３．３ｍｍ2の４５％）から２．５ｍｍ2（３．３ｍｍ2の７５％）までの大きさであることが好ましい、と知見できた。これに対して、２．５ｍｍ2より大きなマスク開口６３ａを用いた場合、配線電極２１ｂ同士がＣｒの薄膜４０により短絡してしまう等の恐れが生じ、１．５ｍｍ2より大きなマスク開口６３ａを用いた場合、成膜率が小さいため成膜率に基づいて算出された成膜レートが不正確となり、最終的な機能膜厚も誤差の大きいものとなってしまう。これにより、マスク開口６３ａは、励振電極２１ａの大きさ（振動子の大きさ）の４５％から７５％の大きさが最適である、と判断できる。
【００３３】
次に、図２に戻って、成膜装置１の制御に関る機能について説明する。成膜装置１には、成膜室６１の内部で成膜条件を調整する成膜時間制御部７４と高電圧印加部７６とガス供給部７３とがあり、さらに成膜状況を把握するための周波数測定部（ブローブユニット）８がある。成膜室６１の外には演算制御部７２があり、この演算制御部７２は、周波数測定部８から入力されるデータおよびこれら以外の装置情報に基づき、成膜時間制御部７４と高電圧印加部７６とガス供給部７３に対して、それぞれを制御する制御情報を出力する。
【００３４】
次に、成膜装置１により、基板３０へ成膜する方法を工程順に説明する。図６は、成膜の工程を示すフローチャートである。また、図７（ａ）は、一次成膜の処理を示す断面図、図７（ｂ）は、二次成膜の処理を示す断面図である。
【００３５】
まず、ステップＳ１において、測定体部２０（２０ａ，２０ｂ）および基板３０を載置トレー６２へセットする。この場合、載置トレー６２へのセットは、図１に示す成膜装置１の外で行なうことができる。即ち、セット作業は、成膜室６１とドアバルブ等で仕切られているＬ／Ｌ室（ロードロック室、不図示）で行なうことが好ましく、このＬ／Ｌ室は、セット作業時には大気開放の状態であるが、成膜室６１へ載置トレー６２を投入する時には載置トレー６２と同じ真空状態等に保持されている。セット後ステップＳ２へ進む。
【００３６】
ステップＳ２において、載置トレー６２をＬ／Ｌ室へ投入し、投入後ステップＳ３へ進む。
【００３７】
ステップＳ３において、Ｌ／Ｌ室が所定の真空度に達したか否かを判断する。この判断は、成膜装置１の制御部（不図示）が実行する。所定の真空度に達していれば、ステップＳ４へ進み、一方、所定の真空度に達していなければ、ステップＳ３で所定の真空度に達するまで待つ。
【００３８】
そして、所定の真空度に達していればステップＳ４において、載置トレー６２を成膜室６１へ移動させる。ここで、Ｌ／Ｌ室は成膜室６１と同じ真空状態となっており、ドアバルブ等（不図示）を開く操作を行なうことで両室が連通状態になり、載置トレー６２の移動が可能である。なお、ステップＳ１からステップＳ４までが準備ステップに該当する。載置トレー６２が成膜室６１へ移動後、ステップＳ５へ進む。
【００３９】
ステップＳ５において、成膜室６１へこの場合Ａｒ（アルゴン）ガスを導入する。ガス導入後、ステップＳ６へ進む。
【００４０】
ステップＳ６において、測定体部２０へブロービングして周波数を測定する。測定の詳細は、図１に示す成膜装置１において、まず、駆動シリンダー７がブローブユニット８を移動させ、ブローブユニット８の探針８ａを測定体部２０（２０ａ，２０ｂ）の測定端子２３へ接触させる。この場合、探針８ａは、載置トレー６２の挿入孔６５を通って測定端子２３と接触する。測定端子２３に接触した探針８ａは、水晶振動子２１と電気的に導通となり、ブローブユニット８と接続しているアナライザー９が成膜前の水晶振動子２１の周波数を測定する。測定後、探針８ａは、測定端子２３から離反する。このステップＳ６は、第１測定ステップに該当する。周波数の測定後、ステップＳ７へ進む。
【００４１】
ステップＳ７において、一次成膜の処理を実行する。一次成膜の処理は、極薄膜の薄膜４０を堆積させるために短時間の時間管理で行なわれ、極薄の薄膜４０は、最終所定厚に達する前の堆積中間段階におけるものである。図７（ａ）は、測定体部２０ａに対応して一次成膜された基板３０および水晶振動子２１を表しており、基板３０には、最終所定厚に達する前の堆積中間段階における薄膜４０ａが厚さＢ１で堆積し、水晶振動子２１には、堆積中間段階における薄膜４０ｃが厚さＳ１で堆積している。この時、図示していないが、基板３０の薄膜４０ａが形成されている面と反対側の面にも、測定体部２０ｂ（図１）に対応して形成された薄膜が薄膜４０ａと同様に一次成膜されている。このステップは、第１成膜ステップに該当する。所定時間の経過後、ステップＳ８へ進む。
【００４２】
ステップＳ８において、測定体部２０へブロービングして周波数を測定する。この測定の詳細は、図１に示す成膜装置１において、駆動シリンダー７がブローブユニット８を再度移動させ、ブローブユニット８の探針８ａを測定体部２０（２０ａ，２０ｂ）の測定端子２３（図３）へ接触させる。図７（ａ）には、探針８ａを測定体部２０の測定端子２３へ接触させた状態が示されている。そして、第１測定ステップと同様にして、アナライザー９が一次成膜後の水晶振動子２１の周波数を測定する。一次成膜後の水晶振動子２１の周波数は、励振電極２１ａに薄膜４０ｃが堆積しているため、ステップＳ６における周波数より低い値である。測定後、探針８ａは、測定端子２３から離反する。このステップＳ８は、第２測定ステップに該当する。周波数の測定後、ステップＳ９へ進む。
【００４３】
ステップＳ９において、演算制御部７２が成膜レートの算出を行なう。この成膜レートは、ステップＳ６における成膜前の水晶振動子２１の周波数と、ステップＳ８における一次成膜後の水晶振動子２１の周波数と、の２つの測定結果に基づき制御部が算出する。水晶振動子２１の周波数から算出できる理由は、水晶振動子２１に薄膜４０が堆積するとその質量変化に伴って振動数が変化するため、堆積した薄膜４０と振動数との関係を予め求めて制御部が記憶しておけば、振動数の変化から水晶振動子２１に堆積した薄膜４０の厚みを特定することができる、ことによる。ステップＳ９は、レート算出ステップに該当する。算出後、ステップＳ１０へ進む。
【００４４】
ステップＳ１０において、所定膜厚まで二次成膜の処理を実行する。二次成膜の処理は、成膜レートに基づいて、成膜時間制御部７４が所定の膜厚に達するまでの成膜時間を設定して行なわれる。図７（ｂ）は、二次成膜された基板３０および水晶振動子２１を表しており、基板３０には、最終所定厚に達した薄膜４０ｂが厚さＢ２で堆積し、水晶振動子２１には、薄膜４０ｄが厚さＳ２で堆積している。これにより、成膜装置１では、基板３０個々に対しての成膜レートが算出されるため、当該基板３０には、基板３０毎による成膜条件のバラツキ等の影響を受けることなく、確実に所定厚（Ｂ２）の薄膜４０（４０ｂ）が堆積される。この場合、薄膜４０の所定厚（Ｂ２）は５００ｎｍであり、ステップＳ１０は、第２成膜ステップに該当する。なお、この時、図示していないが、基板３０の薄膜４０ｂが形成されている面と反対側の面にも、測定体部２０ｂ（図１）に対応して形成された薄膜が薄膜４０ｂと同様に二次成膜されている。また、二次成膜において、成膜時間の設定に替えて、ターゲット６等に印加する電圧（成膜パワー）や基板３０とターゲット６との距離等を変化させても良い。処理後、ステップＳ１１へ進む。以上で基板３０の両面への成膜処理が終了する。
【００４５】
このように、成膜装置１は、基板３０の表裏への成膜を連続して行なうので、表裏共に正確な厚みの薄膜４０を堆積させることができる。また、このフローチャートを繰り返して実行すれば、異なる載置トレー６２の基板３０に対しても、個々に成膜レートを設定して正確な厚みの薄膜４０をそれぞれ成膜することができる。また、被成膜体が測定体部２０の水晶振動子２１と同様の水晶振動子であれば、当該水晶振動子の励振電極等として機能する薄膜を正確な厚みに堆積できると共に、周波数の合わせこみも容易に行なうことができる。
（実施形態２）
【００４６】
次に、成膜装置の他の好適な構成例について説明する。図８は、実施形態２にかかる成膜装置を示す模式図である。図８に示す成膜装置５０は、いわゆる平行平板タイプの装置であって、半導体等に用いられる基板（被成膜体）３０に薄膜４０（図３（ａ））を堆積（成膜）している状態を表している。なお、ここでは、実施形態１の成膜装置１と同じ構成部品には同符号を付与してある。
【００４７】
図８に示すように、成膜装置５０は、基板３０に薄膜４０を堆積するための成膜室５１を備え、成膜室５１には、基板３０および水晶振動子２１を有する測定体部２０が取り付けられている載置トレー５２と、基板３０および測定体部２０に対向するように配置されているターゲット６と、載置トレー５２に対してターゲット６と反対側に設けられているブローブユニット８と、ブローブユニット８を駆動させるための駆動シリンダー７と、ブローブユニット８と載置トレー５２の間に設けられているシャッター５３と、成膜室５１の外部側に配置されブローブユニット８と接続されているアナライザー９と、が備えられている。
【００４８】
また、測定体部２０のターゲット６に対向する側には、実施形態１におけるマスク開口６３ａと同機能を果たすマスク開口５４が設けられていて、測定体部２０の測定端子２３（図３（ｃ））は、ブローブユニット８の側を向いている。ブローブユニット８は、駆動シリンダー７に取り付けられた側と反対側に、測定体部２０の測定端子２３と接触する２本の探針８ａを有し、ブローブユニット８およびアナライザー９は、水晶振動子２１の周波数を測定する周波数測定部として機能する。この場合、基板３０には、ターゲット６に対向する面にのみ薄膜４０が堆積する。そして、シャッター５３は、ブローブユニット８の探針８ａを測定体部２０へ接触させる時以外、ブローブユニット８等への薄膜４０の堆積を抑制する役目を果たしている。
【００４９】
成膜装置５０における成膜は、まず、測定体部２０および基板３０がセットされた載置トレー５２を成膜室５１へ投入する。そして、成膜室５１を真空状態にする。その後、図６に示すフローチャートにおけるステップＳ５からステップＳ１０の各ステップを経て薄膜４０が堆積される。
【００５０】
即ち、成膜室５１を真空状態にした後、成膜室５１へＡｒ（アルゴン）ガスを導入する。次いで、第１測定ステップとして、測定体部２０へブロービングして水晶振動子２１の周波数を測定する。測定後、第１成膜ステップとして、一次成膜の処理を実行し、第２測定ステップとして、測定体部２０へブロービングして水晶振動子２１の周波数を測定する。これら第１測定ステップおよび第２測定ステップにおける水晶振動子２１の周波数を基に、レート算出ステップとして、成膜レートの算出を行なう。そして、第２成膜ステップとして、算出した成膜レートに基づいて所定の膜厚である５００ｎｍに達するまでの成膜時間を設定し、二次成膜の処理を実行する。
【００５１】
このように、成膜装置５０では、少なくとも処理バッジ毎の基板３０に対して成膜レートが算出されるため、当該基板３０には、処理バッジにおけるバラツキ等の影響を受けることなく、所定厚の薄膜４０ｂを確実に堆積することができる。
【００５２】
以上説明した成膜装置１，５０および成膜方法は、各実施形態における形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。
【００５３】
（変形例１）測定体部２０の水晶振動子２１は、ＡＴカット水晶振動子が好ましいが、ＡＴカット水晶振動子以外の屈曲振動タイプの振動子であっても良い。
【００５４】
（変形例２）図６に示すフローチャートでは、水晶振動子２１の周波数測定と成膜処理とを２回ずつ行なっているが、それぞれ２回以上の回数を行なって都度成膜レートを算出し、修正を加味しながら薄膜４０を堆積させる工程であってもよい。
【００５５】
（変形例３）実施形態では、成膜装置１，５０としてスパッタ装置を例示したが、スパッタ装置に限定されず、真空蒸着やイオンプレーティング等の装置へも適応することができる。また、成膜装置１，５０における膜厚測定の方法は、例えばイオンミーリング等にも応用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…成膜装置、５１，６１…成膜室、８…周波数測定部としてのブローブユニット、８ａ…探針、２０…測定体部、２１…測定に用いられる水晶振動子、２３…測定端子、３０…被成膜体としての基板、４０…薄膜、５０…成膜装置、６３…マスク、６３a…開口としてのマスク開口、８１…ソケット、８１ｃ…短絡防止溝としての溝部、８２…カバー部としてのソケットカバー。
【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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