JP7303701B2 - 光学膜厚制御装置、薄膜形成装置、光学膜厚制御方法および薄膜形成方法 - Google Patents
光学膜厚制御装置、薄膜形成装置、光学膜厚制御方法および薄膜形成方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、光学膜厚制御装置、薄膜形成装置、光学膜厚制御方法および薄膜形成方法に関する。特に、成膜チャンバ内に配置される蒸着源等の成膜材料供給部からの成膜材料を成膜対象基板の表面に固化させて薄膜の多層膜を形成する光学膜厚制御装置、薄膜形成装置、光学膜厚制御方法および薄膜形成方法に関する。
近年、光アンプや波長多重通信の導入による光通信技術の発達と共に光学フィルタの重要性が高まり、光学特性に優れた光学フィルタが求められている。
たとえば、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing: 高密度波長分割多重）通信方式の光通信などに用いられる狭帯域バンドパスフィルタ（以下ＮＢＰフィルタとも称する）は、光学基板上に光学多層膜が形成された構成を有し、高い波長選択性と、選択されていない波長領域の光の高い反射性および選択された波長領域の高い透過性などが求められている。
たとえば、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing: 高密度波長分割多重）通信方式の光通信などに用いられる狭帯域バンドパスフィルタ（以下ＮＢＰフィルタとも称する）は、光学基板上に光学多層膜が形成された構成を有し、高い波長選択性と、選択されていない波長領域の光の高い反射性および選択された波長領域の高い透過性などが求められている。
ＮＢＰフィルタを構成する光学多層膜は、屈折率の異なる誘電体の薄膜を多層に積層した構成を有する。
たとえば、ＮＢＰフィルタは、石英ガラスなどの光学基板上に、厚さ２２０～２３５ｎｍのＴａ２Ｏ５の薄膜と、厚さ２５０～２６０ｎｍのＳｉＯ２の薄膜を交互に８０～２６０層積層した光学多層膜が形成されている。
光学多層膜を構成する各薄膜は、所定の光学膜厚を有するように形成されている。光学膜厚は、薄膜の物理的な膜厚と薄膜の屈折率の積で定義され、光学多層膜に所望される光学特性を満たすための重要な要素である。
たとえば、ＮＢＰフィルタは、石英ガラスなどの光学基板上に、厚さ２２０～２３５ｎｍのＴａ２Ｏ５の薄膜と、厚さ２５０～２６０ｎｍのＳｉＯ２の薄膜を交互に８０～２６０層積層した光学多層膜が形成されている。
光学多層膜を構成する各薄膜は、所定の光学膜厚を有するように形成されている。光学膜厚は、薄膜の物理的な膜厚と薄膜の屈折率の積で定義され、光学多層膜に所望される光学特性を満たすための重要な要素である。
光学多層膜を形成する方法としては、たとえば、イオンビームアシスト真空蒸着などの真空蒸着、分子線蒸着、イオンプレーティングなどの方法がある。
薄膜の屈折率は薄膜を構成する元素の種類と組成に依存するため、たとえば薄膜を真空蒸着により形成する場合には、真空蒸着源の組成を適宜選択することで所望の屈折率の薄膜を形成することができる。
また、上記の構成の光学多層膜において所望の光学膜厚を得るために、各薄膜の物理的な膜厚の精度として設計値からの誤差を０．１％以下に抑えることが求められている。たとえば特許文献１～４に、直接型あるいは間接型光学膜厚モニタ法により、薄膜の物理的な膜厚を監視しながら形成する方法が開示されている。
薄膜の屈折率は薄膜を構成する元素の種類と組成に依存するため、たとえば薄膜を真空蒸着により形成する場合には、真空蒸着源の組成を適宜選択することで所望の屈折率の薄膜を形成することができる。
また、上記の構成の光学多層膜において所望の光学膜厚を得るために、各薄膜の物理的な膜厚の精度として設計値からの誤差を０．１％以下に抑えることが求められている。たとえば特許文献１～４に、直接型あるいは間接型光学膜厚モニタ法により、薄膜の物理的な膜厚を監視しながら形成する方法が開示されている。
たとえば直接型の膜厚モニタ方法を用いた真空蒸着装置においては、各薄膜の成膜中に、投光部から成膜対象基板に対してモニタ光を投光し、成膜対象基板を透過したモニタ光を受光部で受光し、干渉による光透過率の変化を捉えることで、成膜中の薄膜の膜厚をモニタする。
成膜対象基板を透過したモニタ光を受光して膜厚をモニタすることから、直接型の膜厚モニタ方法と称する。
成膜対象基板を透過したモニタ光を受光して膜厚をモニタすることから、直接型の膜厚モニタ方法と称する。
間接型の光学膜厚モニタ方法においては、各薄膜の成膜中に、投受光部からモニタ基板に対してモニタ光を投光し、モニタ基板からの反射光を投受光部で受光し、光反射率の変化をモニタする。
モニタ基板からの反射光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするものであることから、間接型の膜厚モニタ方法と称する。
モニタ基板からの反射光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするものであることから、間接型の膜厚モニタ方法と称する。
光学多層膜の形成に際して、膜厚制御には光学膜厚制御が適用されるが、一般的に、光学膜厚制御には以下のような誤差要因が存在する。
すなわち、
・設計上の屈折率と実際の屈折率の不一致、
・成膜レートの変動、
・透過率測定の誤差、
・ノイズによるランダムエラー（random error）、
・振動や、成膜時の熱による基板の湾曲等に伴う、測定上の透過率のシステマティックエラー（systematic error）、
・膜の吸収による透過率低下、
等の誤差要因が存在する。
・設計上の屈折率と実際の屈折率の不一致、
・成膜レートの変動、
・透過率測定の誤差、
・ノイズによるランダムエラー（random error）、
・振動や、成膜時の熱による基板の湾曲等に伴う、測定上の透過率のシステマティックエラー（systematic error）、
・膜の吸収による透過率低下、
等の誤差要因が存在する。
また、その他以下のような制御上の課題が存在する。
従来、一般的に良く使用される比例制御では、ピーク（Peak）透過率と停止時透過率の比（Final Swing）を成膜停止判断に使用するが、この値が大き過ぎても小さ過ぎても膜厚誤差が大きくなる難点がある。このため、膜設計や制御波長の選択等に制限を受ける。
成膜の途中の層で膜厚の誤差が生じた際、従来、これを補正するように次層以降の膜厚にフィードバック（Feedback）を掛ける手段がない。
従来、一般的に良く使用される比例制御では、ピーク（Peak）透過率と停止時透過率の比（Final Swing）を成膜停止判断に使用するが、この値が大き過ぎても小さ過ぎても膜厚誤差が大きくなる難点がある。このため、膜設計や制御波長の選択等に制限を受ける。
成膜の途中の層で膜厚の誤差が生じた際、従来、これを補正するように次層以降の膜厚にフィードバック（Feedback）を掛ける手段がない。
また、成膜時の成膜物質の物性（たとえば屈折率）の温度変化が１０－２程度あり、光学制御上や製品の再現性確保にとって無視することができないが、現状では、成膜温度が違った場合良好な再現性を確認することは困難である。
本発明は、膜厚制御における誤差要因を取り除くことができ、膜厚誤差を抑止することが可能で、成膜の途中の層で生じる膜厚の誤差を補正可能で、しかも、成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能で、ひいては、任意の多層膜形成に対する光学制御の精度向上を図ることが可能な光学膜厚制御装置、薄膜形成装置、光学膜厚制御方法および薄膜形成方法を提供することにある。
本発明の第１の観点の光学膜厚制御装置は、成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部から供給される成膜材料が成膜されて薄膜の多層膜が形成される成膜対象基板にモニタ光を投光する投光部と、前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を出力する受光部と、成膜中の基板温度を測定する温度測定部と、前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御が可能で、前記温度測定部により測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかけることが可能である。
本発明の第２の観点の薄膜形成装置は、成膜チャンバと、前記成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部と、前記成膜材料供給部から供給される成膜材料が成膜されて薄膜の多層膜が形成される成膜対象基板と、前記成膜対象基板にモニタ光を投光する投光部と、前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を出力する受光部と、成膜中の基板温度を測定する温度測定部と、前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御が可能で、前記温度測定部により測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかけることが可能である。
上記の本発明の光学膜厚制御装置または薄膜形成装置は、好適には、前記制御部は、前記温度測定部により測定される基板温度を基に成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対して補正を行い、補正した成膜物質の物性に関連付けて前記物理パラメータの再計算を行って成膜停止時間を修正する。
好適には、前記成膜物質の物性は屈折率を含む。
好適には、前記制御部は、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算し、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅、位相、光学膜厚のうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間を修正する。
上記の本発明の光学膜厚制御装置または薄膜形成装置は、好適には、前記制御部は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に前記受光信号に応じて透過率の時間変化を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、前記位相δの角速度ωと初期位相φ0を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、前記あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間で成膜を停止する。
また、好適には、前記制御部は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論等価反射振幅があらかじめ与えられ、成膜中に前記受光信号に応じて透過率の時間変化を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、次層の成膜時における現在層の等価反射振幅を決定し、決定した次層の成膜時における現在層の等価反射振幅の絶対値が前記理論等価反射振幅と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間で成膜を停止する。
また、好適には、成膜中の前記成膜対象基板の温度を測定する温度測定部を有し、前記制御部は、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算し、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅、位相、光学膜厚のうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間を修正する。
また、好適には、前記成膜チャンバ内に設けられ、複数枚の成膜対象基板を膜形成面が前記成膜材料供給部側に臨むように保持し、ホルダ中心を回転中心として回転される基板ホルダと、回転される前記基板ホルダの外周部に円状に保持された複数枚の前記成膜対象基板にモニタ光をトレースするように投光する前記投光部と、前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して前記モニタ光を多波長で検出し、前記各成膜対象基板の多波長での光透過率が反映された受光信号を出力する前記受光部と、前記基板ホルダの回転に同期した回転する前記基板ホルダの位置を特定するためのトリガー信号を出力するトリガー信号出力部と、前記受光信号と前記トリガー信号が入力され、前記受光信号と前記トリガー信号を信号処理して成膜対象基板毎の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて成膜対象基板毎の薄膜の成膜を制御する前記制御部と、を有し、前記制御部は、前記基板ホルダの回転に同期した前記トリガー信号から、回転する前記基板ホルダの位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定し、前記受光信号のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する。
本発明の第３の観点の光学膜厚制御方法は、成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部から供給される成膜材料が成膜されて薄膜の多層膜が形成される成膜対象基板にモニタ光を投光する投光ステップと、前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を取得する受光ステップと、成膜中の基板温度を測定する温度測定ステップと、前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御ステップと、を有し、前記制御ステップにおいては、形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御を行い、前記温度測定ステップより測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかける。
本発明の第４の観点の薄膜形成方法は、成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部から成膜材料を供給して成膜対象基板上に薄膜の多層膜を成膜する成膜ステップと、前記成膜対象基板にモニタ光を投光する投光ステップと、前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を取得する受光ステップと、成膜中の基板温度を測定する温度測定ステップと、前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御ステップと、を有し、前記制御ステップにおいては、形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御を行い、前記温度測定ステップより測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかける。
本発明によれば、膜厚制御における誤差要因を取り除くことができ、膜厚誤差を抑止することができ、成膜の途中の層で生じる膜厚の誤差を補正可能で、しかも、成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能で、ひいては、任意の多層膜形成に対する光学制御の精度向上を図ることが可能となる。
以下に、本発明の光学膜厚制御装置を採用した薄膜形成装置としての真空成膜装置とそれを用いた薄膜形成方法である真空成膜方法の実施の形態について、図面に関連付けて説明する。
（第１の実施形態）
［真空成膜装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学膜厚制御装置を採用した真空成膜装置であるイオンビームアシスト真空蒸着装置を模式的に示す構成図である。
［真空成膜装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学膜厚制御装置を採用した真空成膜装置であるイオンビームアシスト真空蒸着装置を模式的に示す構成図である。
本第１の実施形態の真空蒸着装置１においては、たとえば、成膜チャンバである真空チャンバ１０に、図示しない排気管および真空ポンプが接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。真空蒸着による成膜時における真空チャンバ１０内の背圧は、たとえば１０－２～１０－５Ｐａ程度である。
真空チャンバ１０の内部下方には、成膜材料供給部２０として、第１真空蒸発源２１および第２真空蒸着源２２が配置されている。第１真空蒸発源２１の内部に第１蒸着材料２１１が収容されており、また、第２真空蒸発源２２の内部に第２蒸着材料２２１が収容されている。
第１蒸着材料２１はたとえばＳｉＯ２であり、第２蒸着材料２３はたとえばＴｉＯ２あるいはＴａ２Ｏ５である。
各真空蒸着源２１，２２には、たとえば不図示の抵抗加熱、電子ビーム加熱、レーザービーム加熱、電子銃などの加熱手段が設けられており、真空蒸発源において蒸着材料が加熱されて気化すると蒸着材料の蒸気が噴出する。
第１蒸着材料２１はたとえばＳｉＯ２であり、第２蒸着材料２３はたとえばＴｉＯ２あるいはＴａ２Ｏ５である。
各真空蒸着源２１，２２には、たとえば不図示の抵抗加熱、電子ビーム加熱、レーザービーム加熱、電子銃などの加熱手段が設けられており、真空蒸発源において蒸着材料が加熱されて気化すると蒸着材料の蒸気が噴出する。
たとえば、真空チャンバ１０内には、第１真空蒸発源２１および第２真空蒸着源２２の蒸着材料の蒸気を噴出する方向に、石英ガラスなどの光学基板である成膜対象基板３０を膜形成面が成膜材料供給部２０側に臨むように保持する基板ホルダ３１が設けられている。
たとえば、基板ホルダ３１は、真空チャンバ１０の上方からホルダ支持部３２により支持されている。
たとえば、基板ホルダ３１は、真空チャンバ１０の上方からホルダ支持部３２により支持されている。
なお、図１では、真空蒸着源を２つ設けて２種類の薄膜の多層膜を形成する例を示しているが、真空蒸着源を３つ設けて３種類の薄膜の多層膜を形成する等、種々の態様が可能である。
３つの真空蒸着源を用いる場合、たとえば第１蒸着材料はＳｉＯ２であり、第２蒸着材料はＳｉ３Ｎ４であり、第３蒸着材料はａ－ＳｉＮ：Ｈである。
３つの真空蒸着源を用いる場合、たとえば第１蒸着材料はＳｉＯ２であり、第２蒸着材料はＳｉ３Ｎ４であり、第３蒸着材料はａ－ＳｉＮ：Ｈである。
図２（Ａ）および（Ｂ）は、本第１の実施形態に係る成膜対象基板３０と成膜対象基板上に成膜される薄膜の多層膜を模式的に示す図である。
図２（Ａ）は蒸着材料として２物質を使用した場合の例を、図２（Ｂ）は蒸着材料を３物質を使用した場合の例を示している。
図２（Ａ）は蒸着材料として２物質を使用した場合の例を、図２（Ｂ）は蒸着材料を３物質を使用した場合の例を示している。
蒸着材料として２物質を使用した場合、図２（Ａ）に示すように、２つの各真空蒸着源２１，２２から噴出された蒸着材料の蒸気が成膜対象基板３０の表面に達して固化すると、成膜対象基板３０の表面に蒸着材料の薄膜３１１，３１２の多層膜３１０が形成される。
たとえば、光学ガラス基板により形成される成膜対象基板３０上にＳｉＯ２／ＴｉＯ２を交互に６６層積層してＮＢＰフィルタが作製される。たとえば、透過帯の中心波長は８２７ｎｍであり、帯域幅は１２ｎｍ以下である。
たとえば、光学ガラス基板により形成される成膜対象基板３０上にＳｉＯ２／ＴｉＯ２を交互に６６層積層してＮＢＰフィルタが作製される。たとえば、透過帯の中心波長は８２７ｎｍであり、帯域幅は１２ｎｍ以下である。
蒸着材料として３物質を使用した場合、図２（Ｂ）に示すように、３つの各真空蒸着源から噴出された蒸着材料の蒸気が成膜対象基板３０の表面に達して固化すると、成膜対象基板３０の表面に蒸着材料の薄膜３２１，３２２，３２３の多層膜３２０が形成される。
たとえば、光学ガラス基板により形成される成膜対象基板３０上にＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ａ－ＳｉＮ：Ｈを交互に６６層積層してＢＰフィルタが作製される。たとえば、透過帯の中心波長は９４０ｎｍである。
たとえば、光学ガラス基板により形成される成膜対象基板３０上にＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ａ－ＳｉＮ：Ｈを交互に６６層積層してＢＰフィルタが作製される。たとえば、透過帯の中心波長は９４０ｎｍである。
また、たとえば、真空チャンバ１０内に酸素イオンなどのイオンを成膜対象基板に照射するイオンソース２３が設けられており、イオンビームアシスト真空蒸着を行うことができる。
イオンソース２３からイオンを成膜対象基板３０の膜形成面に照射することで、成膜材料供給部２０から供給される蒸着物質により成膜されて膜厚が厚くなるプロセスと、既に成膜された膜の表面近傍の一部領域が、イオンソース２３から照射されるイオンによりスパッタされて膜厚が薄くなるプロセスとを同時に進行させながら成膜できる。
このとき、成膜対象基板３０面内において、成膜材料供給部２０から供給される成膜物質の密度分布に依存して膜厚差が生じる場合には、その膜厚差を打ち消すような条件でイオンソース２３から照射されるイオンによるスパッタを行うことで、均一な面内膜厚分布をもつ多層膜が得ることができる。
イオンソース２３からイオンを成膜対象基板３０の膜形成面に照射することで、成膜材料供給部２０から供給される蒸着物質により成膜されて膜厚が厚くなるプロセスと、既に成膜された膜の表面近傍の一部領域が、イオンソース２３から照射されるイオンによりスパッタされて膜厚が薄くなるプロセスとを同時に進行させながら成膜できる。
このとき、成膜対象基板３０面内において、成膜材料供給部２０から供給される成膜物質の密度分布に依存して膜厚差が生じる場合には、その膜厚差を打ち消すような条件でイオンソース２３から照射されるイオンによるスパッタを行うことで、均一な面内膜厚分布をもつ多層膜が得ることができる。
本第１の実施形態においては、基板ホルダ３１に保持された成膜対象基板３０にモニタ光Ｌを投光する投光部４０が設けられている。
投光部４０は、真空チャンバ１０の外部に設置され、成膜対象基板３０にモニタ光Ｌを投光する投光ヘッドとしての光源４１を含んで構成されている。光源４０としては、たとえばハロゲンランプを用いることができる。
投光部４０は、真空チャンバ１０の外部に設置され、成膜対象基板３０にモニタ光Ｌを投光する投光ヘッドとしての光源４１を含んで構成されている。光源４０としては、たとえばハロゲンランプを用いることができる。
成膜対象基板３０および成膜中の薄膜、多層膜を透過したモニタ光Ｌを受光して受光信号ＳＲを出力する受光部５０が設けられている。
受光部５０は、たとえば真空チャンバ１０内に設けられ、成膜対象基板および成膜中の薄膜、多層膜を透過したモニタ光Ｌを受光する受光部の受光ヘッドとしての受光レンズ５１と、受光レンズ５１で受光されたモニタ光を分光する分光光度計からなる分光部５２と、分光部５２で分光された光を検出する光検出部５３と、受光レンズ５１で受光したモニタ光Ｌを分光部５２に伝達する光ファイバなどの受光光学系５４などから構成される。
受光部５０は、たとえば真空チャンバ１０内に設けられ、成膜対象基板および成膜中の薄膜、多層膜を透過したモニタ光Ｌを受光する受光部の受光ヘッドとしての受光レンズ５１と、受光レンズ５１で受光されたモニタ光を分光する分光光度計からなる分光部５２と、分光部５２で分光された光を検出する光検出部５３と、受光レンズ５１で受光したモニタ光Ｌを分光部５２に伝達する光ファイバなどの受光光学系５４などから構成される。
たとえば、光検出部５３は、受光した光を光信号に変換する受光画素がマトリクス状に配置された構成であり、光検出部５３としてＣＣＤセンサなどを用いることができる。
成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌが受光レンズ５１で受光され、受光光学系５４により分光部５２に伝達されて分光され、分光されたモニタ光が光検出部５３で検出される。
成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌを分光部５２で分光し、分光された光を、受光画素がマトリクス状に配置された光検出部５３で検出して受光信号ＳＲを出力する。光検出部５３はモニタ光の連続スペクトルを取得することができ、すなわち、モニタ光を多波長で検出することができる。
成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌが受光レンズ５１で受光され、受光光学系５４により分光部５２に伝達されて分光され、分光されたモニタ光が光検出部５３で検出される。
成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌを分光部５２で分光し、分光された光を、受光画素がマトリクス状に配置された光検出部５３で検出して受光信号ＳＲを出力する。光検出部５３はモニタ光の連続スペクトルを取得することができ、すなわち、モニタ光を多波長で検出することができる。
光検出部５３で検出された受光信号ＳＲは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等により構成される制御部６０に供給される。
制御部６０は、受光信号ＳＲを信号処理して成膜対象基板３０の光透過率を取得する。また、上記のようにモニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板３０の光透過スペクトルを取得する。
制御部６０は、得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中においてフィードバックすることができる。
制御部６０は、受光信号ＳＲを信号処理して成膜対象基板３０の光透過率を取得する。また、上記のようにモニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板３０の光透過スペクトルを取得する。
制御部６０は、得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中においてフィードバックすることができる。
このように、本第１の実施形態に係る制御部６０は、受光信号ＳＲに応じて成膜対象基板３０の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜、より具体的には成膜している現在の薄膜（現在層）の膜厚を制御する成膜制御を行う。
本第１の実施形態の真空蒸着装置１においては、上記構成に加えて、さらに成膜中の基板温度を測定する温度測定部としての放射温度計７０が、たとえば基板ホルダ３１のホルダ支持部３２内（基板ホルダ３１の上方側）に設けられている。
なお、本実施形態において、基板温度とは、基板自体の温度はもとより基板と同等の温度に保持されると予測される基板周辺の温度も含まれるものとする。
本第１の実施形態において、制御部６０は、温度測定部としての放射温度計７０により測定される基板温度を基に成膜制御に補正をかけることが可能に構成されている。
以下、本第１の実施形態に係る制御部６０における光学膜厚制御について詳述する。
図３は、本実施形態に係る光学膜厚制御に関連する等価膜、反射振幅等の用語とフィッティング関数のパラメータについて説明するための図である。
図３は、本実施形態に係る光学膜厚制御に関連する等価膜、反射振幅等の用語とフィッティング関数のパラメータについて説明するための図である。
制御部６０は、次式で示す、形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜３３０、２つの物質間の反射率の平方根（ｒ＝√Ｒ）を反射振幅として定義し、等価膜３３０と現在層３４０の間の（等価）反射振幅ｒ、現在層と空気(真空)との間の（現在）反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔ（ｔ）を採用する。
このフィッティング関数Ｔ（ｔ）の物理パラメータは次の通りである。
パラメータｒは等価膜３３０と現在層３４０の間の（等価）反射振幅を示す。
パラメータｒ０は現在層３４０と空気(真空)との間の（現在）反射振幅を示す。
パラメータｒは等価膜３３０と現在層３４０の間の（等価）反射振幅を示す。
パラメータｒ０は現在層３４０と空気(真空)との間の（現在）反射振幅を示す。
パラメータωは位相情報を形成する角速度を示す。
ここで、ωｔ＝４πｎｄ / λ の関係がある。ｎは屈折率を、ｄは物理膜厚を、λは監視波長を表している。
ここで、ωｔ＝４πｎｄ / λ の関係がある。ｎは屈折率を、ｄは物理膜厚を、λは監視波長を表している。
パラメータφ０は初期位相、すなわち、ある層の、成膜開始時点での位相を示している。
パラメータΨは比例定数を示し、膜の吸収や透過率測定の系統誤差（それらが無ければ１になる値)を表現している。
パラメータΨは比例定数を示し、膜の吸収や透過率測定の系統誤差（それらが無ければ１になる値)を表現している。
上記の各物理パラメータｒ，ｒ０，ω，Ψ，φ０のうち現在反射振幅ｒ０は固定値であり、残りの物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０がフィッティング関数を使用したフィッティングにより決定される。
図４は、本実施形態に係るフィッティング関数によるフィッティング曲線と透過率変化の測定値データとの関係の一例を示す図である。
図４において、縦軸が透過率を、横軸が時間を表している。
また、図４において、ＦＣが現在層のフィッティング関数によるフィッティング曲線を示し、ＭＦが透過率変化の測定値データを示している。
図４において、縦軸が透過率を、横軸が時間を表している。
また、図４において、ＦＣが現在層のフィッティング関数によるフィッティング曲線を示し、ＭＦが透過率変化の測定値データを示している。
本第１の実施形態において、制御部６０は、成膜中に透過率時間変化の測定値（データ）をフィッティング関数Ｔ（ｔ）に関連付けてフィッティングし、成膜の途中の層で膜厚の誤差が生じた際、その誤差を補正するように次層以上の膜厚にフィードバックをかけるように制御する。
本第１の実施形態において、制御部６０は、成膜中に透過率時間変化の測定値（データ）をフィッティング関数Ｔ（ｔ）に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相および等価反射振幅を含む物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を決定し、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を次の制御に利用する。
すなわち、制御部６０は、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０とあらかじめ設定された理論値（目標値、設計値）と一致するように現在層の停止時間を決定し、停止時間に成膜を停止する。
すなわち、制御部６０は、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０とあらかじめ設定された理論値（目標値、設計値）と一致するように現在層の停止時間を決定し、停止時間に成膜を停止する。
制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率の時間変化をフィッティング関数に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ＿ｓｔｏｐで成膜を停止する。
制御部６０は、フィッティング関数Ｔ（ｔ）の位相情報項の位相δ＝ωｔ＋φ０を成膜中の層の成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐの決定に直接使用する。
成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐは次式で与えられる。
ここで、φ０
ｆｉｔはフィッティング関数によるフィッティングで決定された初期位相を示し、ωｆｉｔはフィッティング関数によるフィッティングで決定された角速度を示している。
さらに、本第１の実施形態において、制御部６０は、温度測定部としての放射温度計７０により測定される基板温度を基に成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対して補正を行い、補正した成膜物質の物性に関連付けて前記物理パラメータの再計算を行って成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
なお、本実施形態において、成膜物質の物性は屈折率ｎ（またはＮ）を含む。
なお、本実施形態において、成膜物質の物性は屈折率ｎ（またはＮ）を含む。
制御部６０は、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算する。
具体的には、既に成膜した層までの特性マトリクスを再計算している。
そして、制御部６０は、上記から、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅ｒ，ｒ０、位相δ、光学膜厚ｎｄのうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
具体的には、既に成膜した層までの特性マトリクスを再計算している。
そして、制御部６０は、上記から、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅ｒ，ｒ０、位相δ、光学膜厚ｎｄのうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
ここで、本第１の実施形態の光学膜厚制御において、本第１の実施形態で説明するＴＰＣ、あるいは、後述の第３の実施形態で説明したＣＲＯにより任意の多層膜設計に対する光学制御の精度向上を図るのみならず、成膜中の基板温度を測定し、その結果を用いて光学制御に補正をかけるようにした理由について説明する。
図５は、ａ－ｓｉサンプル（試料）の温度依存性としての屈折率特性を示す図である。
図５において、縦軸が屈折率を表し、横軸が温度を表している。図５において、Ａで示す曲線が波長λが６３２．８ｎｍ時の屈折率特性を、Ｂで示す曲線が波長λが７５２．０ｎｍ時の屈折率特性を示している。
図６は、ａ－ｓｉサンプルの温度依存性としての吸収（消衰）係数特性を示す図である。図６において、縦軸が吸収（消衰）係数を、横軸が温度を表している。図６において、Ｃで示す曲線が波長λが６３２．８ｎｍ時の吸収（消衰）特性を、Ｄで示す曲線が波長λが７５２．０ｎｍ時の吸収（消衰）特性を示している。
図５において、縦軸が屈折率を表し、横軸が温度を表している。図５において、Ａで示す曲線が波長λが６３２．８ｎｍ時の屈折率特性を、Ｂで示す曲線が波長λが７５２．０ｎｍ時の屈折率特性を示している。
図６は、ａ－ｓｉサンプルの温度依存性としての吸収（消衰）係数特性を示す図である。図６において、縦軸が吸収（消衰）係数を、横軸が温度を表している。図６において、Ｃで示す曲線が波長λが６３２．８ｎｍ時の吸収（消衰）特性を、Ｄで示す曲線が波長λが７５２．０ｎｍ時の吸収（消衰）特性を示している。
参考文献 ： Oguz Yavas, Nhan Do, Andrew C. Tam, P. T. Leung, Wing P. Leung, Hee K. Park, Costas P. Grigoropoulos, Johannes Boneberg, and Paul Leiderer,
"Temperature dependence of optical properties for amorphous silicon at wavelengths of 632.8 and 752 nm," Opt. Lett. 18, 540-542 (1993)
"Temperature dependence of optical properties for amorphous silicon at wavelengths of 632.8 and 752 nm," Opt. Lett. 18, 540-542 (1993)
波長λが６３２．８ｎｍ時の屈折率係数ｎ（Ｔ）は、温度計数Ｔを用いて、
ｎ（Ｔ）＝４．１９－１．４３×１０－４Ｔ
で表すことができる。
波長λが６３２．８ｎｍ時の吸収係数ｋ（Ｔ）は、温度計数Ｔを用いて、
ｋ（Ｔ）＝０．２４＋４．８５×１０－４Ｔ
で表すことができる。
ｎ（Ｔ）＝４．１９－１．４３×１０－４Ｔ
で表すことができる。
波長λが６３２．８ｎｍ時の吸収係数ｋ（Ｔ）は、温度計数Ｔを用いて、
ｋ（Ｔ）＝０．２４＋４．８５×１０－４Ｔ
で表すことができる。
波長λが７５２．０ｎｍ時の屈折率係数ｎ（Ｔ）は、温度計数Ｔを用いて、
ｎ（Ｔ）＝３．９２＋２．７１×１０－４Ｔ
で表すことができる。
波長λが６３２．８ｎｍ時の吸収係数ｋ（Ｔ）は、温度計数Ｔを用いて、
ｋ（Ｔ）＝２．５９×１０－２＋２．２５×１０－４Ｔ
で表すことができる。
ｎ（Ｔ）＝３．９２＋２．７１×１０－４Ｔ
で表すことができる。
波長λが６３２．８ｎｍ時の吸収係数ｋ（Ｔ）は、温度計数Ｔを用いて、
ｋ（Ｔ）＝２．５９×１０－２＋２．２５×１０－４Ｔ
で表すことができる。
ａ－Ｓｉやａ－Ｓｉ：Ｈ等の半導体物質の屈折率の温度変化は典型的に１０－４ ［１／Ｋ］程度である。
これに対して、本実施形態の真空蒸着装置１における成膜中の温度およびそのバラツキは典型的に数十°Ｃ～数百°Ｃである。
つまり、成膜時の屈折率の温度変化が１０－２程度あり、光学制御上や製品の再現性確保にとって無視することができない。
そこで、本第１の実施形態においては、成膜中の基板温度を放射温度計７０で測定し、制御部６０がその結果を用いて成膜制御の光学制御に補正を掛ける構成を採用した。
これに対して、本実施形態の真空蒸着装置１における成膜中の温度およびそのバラツキは典型的に数十°Ｃ～数百°Ｃである。
つまり、成膜時の屈折率の温度変化が１０－２程度あり、光学制御上や製品の再現性確保にとって無視することができない。
そこで、本第１の実施形態においては、成膜中の基板温度を放射温度計７０で測定し、制御部６０がその結果を用いて成膜制御の光学制御に補正を掛ける構成を採用した。
次に、本第１の実施形態に係る真空蒸着装置１における制御部６０の光学膜厚制御動作について、図７および図８に関連付けて説明する。
図７は、本第１の実施形態に係るフィッティング関数によるフィッティング曲線と透過率変化の測定値データと次層の予測曲線との関係の一例を示す図である。
図７において、縦軸が透過率を、横軸が時間を表している。
また、図７において、ＦＣが現在層のフィッティング関数によるフィッティング曲線を示し、ＭＦが透過率変化の測定値データを示し、ＮＰが次層の予測曲線を示している。
図８は、本第１の実施形態に係る真空蒸着装置１における制御部６０の光学膜厚制御動作について説明するためのフローチャートである。
図７は、本第１の実施形態に係るフィッティング関数によるフィッティング曲線と透過率変化の測定値データと次層の予測曲線との関係の一例を示す図である。
図７において、縦軸が透過率を、横軸が時間を表している。
また、図７において、ＦＣが現在層のフィッティング関数によるフィッティング曲線を示し、ＭＦが透過率変化の測定値データを示し、ＮＰが次層の予測曲線を示している。
図８は、本第１の実施形態に係る真空蒸着装置１における制御部６０の光学膜厚制御動作について説明するためのフローチャートである。
図８で採用されているパラメータについて説明すると、ｉは現在塗布（コーティング）されている層番号を示し、t_currentはｉ層目の塗布（コーティング）開始から現在までの時間を示し、ｔ＿ｓｔｏｐはｉ層目のコーティングの最適停止時間を算出したものを示している。
そして、ｕｔはｉ層目の塗布開始から現在までの時間t_currentにある程度の許容時間を与えるための単位時間を示している。たとえば１回の投光時間（または測定時間）が単位時間ｕｔとして採用される。
δ_designが最適停止位相を示し、これは光学理論による膜設計から計算される。
そして、ｕｔはｉ層目の塗布開始から現在までの時間t_currentにある程度の許容時間を与えるための単位時間を示している。たとえば１回の投光時間（または測定時間）が単位時間ｕｔとして採用される。
δ_designが最適停止位相を示し、これは光学理論による膜設計から計算される。
まず、本第１の実施形態に係る真空成膜装置１により所定の成膜対象基板３０に所望の成膜材料の薄膜の多層膜を形成するに当たって、まず、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での位相δ_designを事前に理論計算する（ステップＳＴ１）。
そして、たとえば、内部に成膜材料供給部２０と真空チャンバ１０の基板ホルダ３１に、成膜対象基板３０を保持する。ここで、成膜対象基板３０の膜形成面が成膜材料供給部２０側に臨むように保持する。
次に、たとえば、成膜材料供給部２０から成膜材料を供給して成膜対象基板３０上に成膜材料の薄膜を形成する。すなわち、ｉ層の膜薄形成を（レイヤーコーティング）を開始する（ステップＳＴ２）。
次に、基板ホルダ３１に保持された成膜対象基板３０にモニタ光Ｌを投光する。
次に、たとえば、成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌを受光して受光信号ＳＲを取得する。
制御部６０は、受光信号ＳＲを信号処理して成膜中の成膜対象基板３０の光透過率を取得する。
制御部６０は、ｉ層の膜形成開始から時間ｔ currentを経過すると（ステップＳＴ３）、分光器５２で測定した透過率の新しいデータポイントを追加する（ステップＳＴ４）。
次に、たとえば、成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌを受光して受光信号ＳＲを取得する。
制御部６０は、受光信号ＳＲを信号処理して成膜中の成膜対象基板３０の光透過率を取得する。
制御部６０は、ｉ層の膜形成開始から時間ｔ currentを経過すると（ステップＳＴ３）、分光器５２で測定した透過率の新しいデータポイントを追加する（ステップＳＴ４）。
本第１の実施形態に係る光学膜厚制御において、ステップＳＴ３にてｉ層目の塗布開始から現在までの時間ｔ_currentに許容時間の単位時間ｕｔを加算した時間をｉ層目の塗布開始から現在までの時間t_currentとして、この時間経過後に、ステップＳＴ４の分光器５２で測定した透過率の新しいデータポイントを追加する処理を行う。
そして、制御部６０は、すべての透過率データを当てはめるフィッティングを行う（ステップＳＴ５）。
具体的には、制御部６０は、図７に示すように、実際の成膜中に透過率時間変化を逐次フィッティング（Fitting）を行い、角速度ωと初期位相φ０を決定する。実際は、物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を決定し、更新する（ステップＳＴ５）。
具体的には、制御部６０は、図７に示すように、実際の成膜中に透過率時間変化を逐次フィッティング（Fitting）を行い、角速度ωと初期位相φ０を決定する。実際は、物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を決定し、更新する（ステップＳＴ５）。
制御部６０は、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０とあらかじめ設定された理論値（目標値、設計値）と一致するように現在層の停止時間ｔ stopを計算（決定）し、停止時間ｔ ｓｔｏｐに成膜を停止する（ステップＳＴ６、ＳＴ７）。
具体的には、制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率の時間変化をフィッティング関数に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ ｓｔｏｐで成膜を停止する。
具体的には、制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率の時間変化をフィッティング関数に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ ｓｔｏｐで成膜を停止する。
本第１の実施形態に係る光学膜厚制御において、ステップＳＴ７にてｉ層目のコーティングの最適停止時間ｔ＿ｓｔｏｐから時間t_currentを減じた時間が、許容時間の単位時間ｕｔの半分（０．５）より短くなったら、ｉ層の成膜を終了する（ステップＳＴ８）。
このようにしてｉ層の成膜が終了すると（ステップＳＴ８）、制御部６０は、ｉが成膜すべき総レイヤー数であるか否かを判断する（ステップＳＴ９）。
ステップＳＴ９において、ｉが成膜すべき総レイヤー数であると判断した場合には、成膜処理を終了する。
ステップＳＴ９において、ｉが成膜すべき総レイヤー数でないと判断した場合には、ｉに＋１してステップＳＴ１の処理から繰り返す。
ステップＳＴ９において、ｉが成膜すべき総レイヤー数であると判断した場合には、成膜処理を終了する。
ステップＳＴ９において、ｉが成膜すべき総レイヤー数でないと判断した場合には、ｉに＋１してステップＳＴ１の処理から繰り返す。
以上の光学膜厚制御方法を、トータル位相補償制御（Total Phase Compensation：TPC）ということもできる。
ここで、ＴＰＣ制御と従来の時間制御とを比較した実測例の効果について説明する。
図９は、トータル位相補償制御（ＴＰＣ）と比較例としての時間制御と設計における３物質を使用した所定の中心波長を持つバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の成膜例の波長と透過率との関係を示す特性図である。
図９は、ａ-Ｓｉ:Ｈ/Ｓｉ３Ｎ４/ＳｉＯ２の３物質を使用した９４０ｎｍのnon-QW設計のバンドパスフィルタ（Band Pass Filter）の成膜例の特性図を示している。
図９において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
また、図９において、ＡがＴＰＣ制御による特性曲線を示し、Ｂが時間制御による特性曲線を示し、Ｃが設計による特性曲線を示している。
図９は、トータル位相補償制御（ＴＰＣ）と比較例としての時間制御と設計における３物質を使用した所定の中心波長を持つバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の成膜例の波長と透過率との関係を示す特性図である。
図９は、ａ-Ｓｉ:Ｈ/Ｓｉ３Ｎ４/ＳｉＯ２の３物質を使用した９４０ｎｍのnon-QW設計のバンドパスフィルタ（Band Pass Filter）の成膜例の特性図を示している。
図９において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
また、図９において、ＡがＴＰＣ制御による特性曲線を示し、Ｂが時間制御による特性曲線を示し、Ｃが設計による特性曲線を示している。
図９によりＴＰＣと時間制御の比較を行った結果、ＴＰＣは以下利点を持つことがわかった。
屈折率等に何の調整も行わずにＴＰＣで制御した結果、第１バッチ（1st batch）から既に設計に近い分布と中心波長を持つ。
残る中心波長シフトは蒸着物質の１つであるａ－Ｓｉ：Ｈの屈折率温度変化によるもので、中心波長のシフト幅は理論予想とほぼ一致する。
後述する温度補正機能を用いると、中心波長の設計値との一致はさらに改善する。
このように、ＴＰＣを適用することにより、細かな調整を必要とせず、設計に近いスペクトル（Spectrum）の成膜結果を得られることが実証できた。
屈折率等に何の調整も行わずにＴＰＣで制御した結果、第１バッチ（1st batch）から既に設計に近い分布と中心波長を持つ。
残る中心波長シフトは蒸着物質の１つであるａ－Ｓｉ：Ｈの屈折率温度変化によるもので、中心波長のシフト幅は理論予想とほぼ一致する。
後述する温度補正機能を用いると、中心波長の設計値との一致はさらに改善する。
このように、ＴＰＣを適用することにより、細かな調整を必要とせず、設計に近いスペクトル（Spectrum）の成膜結果を得られることが実証できた。
ここで、本第１の実施形態に係る光学膜厚制御の成膜物質の物性、本実施形態では屈折率の温度変化に対する補正処理について図１０に関連付けて説明する。
図１０は、本第１の実施形態に係る真空蒸着装置の制御部における光学膜厚制御の成膜物質の屈折率の温度変化に対する補正処理のシミュレーション動作について説明するためのフローチャートである。
図１０は、本第１の実施形態に係る真空蒸着装置の制御部における光学膜厚制御の成膜物質の屈折率の温度変化に対する補正処理のシミュレーション動作について説明するためのフローチャートである。
まず、基板ホルダ３１の成膜対象基板３０へのモニタ光Ｌの投光は行っておらず（ｕｔ→０）、レイヤー番号は１とする（ステップＳＴ２１）。
レイヤー番号が最終のレイヤーのものでなければ（ステップＳＴ２２）、モニタ光の投光時間を長くし（ステップＳＴ２３）、基板温度を取得する（ステップＳＴ２４）。ステップＳＴ２４においては、成膜毎のダミー現在温度の計算を行う。
次に、温度に応じて屈折率Ｎを設定する（ステップＳＴ２５）。
次に、堆積による最後の厚さの追加を行う（ステップＳＴ２６）。
そして、特性マトリクスを再計算することによって透過率を計算する（ステップＳＴ２７）。
次いで、入力透過率のためのＳＷＭ制御プロセスを行う（ステップＳＴ２８）。
これらステップＳＴ２７，ＳＴ２８において、制御部６０は、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算する。
そして、制御部６０は、上記から、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅ｒ，ｒ０、位相δ、光学膜厚ｎｄのうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
レイヤー番号が最終のレイヤーのものでなければ（ステップＳＴ２２）、モニタ光の投光時間を長くし（ステップＳＴ２３）、基板温度を取得する（ステップＳＴ２４）。ステップＳＴ２４においては、成膜毎のダミー現在温度の計算を行う。
次に、温度に応じて屈折率Ｎを設定する（ステップＳＴ２５）。
次に、堆積による最後の厚さの追加を行う（ステップＳＴ２６）。
そして、特性マトリクスを再計算することによって透過率を計算する（ステップＳＴ２７）。
次いで、入力透過率のためのＳＷＭ制御プロセスを行う（ステップＳＴ２８）。
これらステップＳＴ２７，ＳＴ２８において、制御部６０は、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算する。
そして、制御部６０は、上記から、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅ｒ，ｒ０、位相δ、光学膜厚ｎｄのうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
次に、ＳＷＭからレイヤフラグを変更する（ステップＳＴ２９）。
レイヤー番号を増加させ（ステップＳＴ３０）、Ｔｅｍｐ（温度）をＴｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭとする（ステップＳＴ３１）。実際のコーティングの場合、「Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭ」は放射温度計からの値に置き換えられる。
そして、Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭを使用してＳＷＭでデザインを変更し（ステップＳＴ３２）、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
レイヤー番号を増加させ（ステップＳＴ３０）、Ｔｅｍｐ（温度）をＴｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭとする（ステップＳＴ３１）。実際のコーティングの場合、「Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭ」は放射温度計からの値に置き換えられる。
そして、Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭを使用してＳＷＭでデザインを変更し（ステップＳＴ３２）、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
なお、ステップＳＴ２９において、フラグを変更しない場合も、ステップＳＴ３０の処理に移行することなく、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
そして、ステップＳＴ２２において、最終レイヤーと判断した場合に、シミュレーションを終了する。
そして、ステップＳＴ２２において、最終レイヤーと判断した場合に、シミュレーションを終了する。
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、温度補正処理（後述する図１２及び図１３ではＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎの略である「ＴＣ」を用いている。）の有無に応じた、中心波長９４０ｎｍのＱＷ設計ＢＰＦのシミュレーション結果を示す図である。
図１１において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
図１１（Ａ）が温度補正処理がない場合のシミュレーション結果を示し、図１１（Ｂ）が温度補正処理がある場合のシミュレーション結果を示している。
図中、Ａで示す曲線が設計による特性曲線を、Ｂで示す曲線がシミュレーション結果の特性曲線を表している。
図１１において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
図１１（Ａ）が温度補正処理がない場合のシミュレーション結果を示し、図１１（Ｂ）が温度補正処理がある場合のシミュレーション結果を示している。
図中、Ａで示す曲線が設計による特性曲線を、Ｂで示す曲線がシミュレーション結果の特性曲線を表している。
このように、成膜制御シミュレーションによると、屈折率温度変化を考慮せずに制御すると、成膜結果のスペクトル（Spectrum）がターゲットスペクトル（Target Spectrum）より短波長側にシフトし、設計の特性曲線Ａからずれる。
これに対して、屈折率温度変化を考慮して制御すると、成膜結果のスペクトル（Spectrum）がターゲットスペクトル（Target Spectrum）より短波長側にシフトすることなく、設計の特性曲線Ａと一致しい、正しく補正されていることがわかる。
これに対して、屈折率温度変化を考慮して制御すると、成膜結果のスペクトル（Spectrum）がターゲットスペクトル（Target Spectrum）より短波長側にシフトすることなく、設計の特性曲線Ａと一致しい、正しく補正されていることがわかる。
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る温度補正処理機能による再現性確認を行った結果を示す図である。
図１２は、３つのサンプルの中心波長９４０ｎｍのｎｏｎ－ＱＷ設計ＢＰＦによるＴＰＣの再現性のシミュレーション結果を示す図である。
図１２において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
第１サンプルは中心波長が９４０．１１ｎｍで成膜温度が５５～６５°Ｃ、第２サンプルは中心波長が９４０．６４ｎｍで成膜温度が８０°Ｃ前後、第３サンプルは中心波長が９４０．６７ｎｍで成膜温度が５５～６５°Ｃである。
図１２中、Ａで示す曲線が第１サンプルによる特性曲線を、Ｂで示す曲線が第２サンプルによる特性曲線を、Ｃで示す曲線が第３サンプルによる特性曲線をそれぞれ示している。
図１２は、３つのサンプルの中心波長９４０ｎｍのｎｏｎ－ＱＷ設計ＢＰＦによるＴＰＣの再現性のシミュレーション結果を示す図である。
図１２において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
第１サンプルは中心波長が９４０．１１ｎｍで成膜温度が５５～６５°Ｃ、第２サンプルは中心波長が９４０．６４ｎｍで成膜温度が８０°Ｃ前後、第３サンプルは中心波長が９４０．６７ｎｍで成膜温度が５５～６５°Ｃである。
図１２中、Ａで示す曲線が第１サンプルによる特性曲線を、Ｂで示す曲線が第２サンプルによる特性曲線を、Ｃで示す曲線が第３サンプルによる特性曲線をそれぞれ示している。
図１２に示すように、温度補正処理機能による再現性確認を行った結果、成膜温度が違っても、良好な再現性を確認することができる。
図１３は、中心波長９４０ｎｍのｎｏｎ－ＱＷ設計ＢＰＦによる設計、温度補正処理無しＴＰＣ、温度補正処理有りＴＰＣの成膜結果を示す図である。
図１３において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
図１３中、Ａで示す曲線が設計による特性曲線を、Ｂで示す曲線が温度補正処理のないＴＰＣによる特性曲線を、Ｃで示す曲線が温度補正処理を伴うＴＰＣによる特性曲線をそれぞれ示している。
図１３において、縦軸が透過率を、横軸が波長を表している。
図１３中、Ａで示す曲線が設計による特性曲線を、Ｂで示す曲線が温度補正処理のないＴＰＣによる特性曲線を、Ｃで示す曲線が温度補正処理を伴うＴＰＣによる特性曲線をそれぞれ示している。
図１３からわかるように、温度補正の効果で、中心波長は設計に近づいた。
また、温度補正処理を伴うＴＰＣによる光学膜厚制御を行うことにより、入力屈折率値を微調整する必要がなく、厚み誤差に対する自己補正を行うことが可能となる。
測定された透過率の系統誤差に対してロバストとなる。
また、ＳｉＨ（TC）の屈折率の熱光学依存性の補正はたとえば次のようになる。
ＳｉＨ：ｄｎ/ｄＴ＝～３ x １０－４[1 / K]
また、温度補正処理を伴うＴＰＣによる光学膜厚制御を行うことにより、入力屈折率値を微調整する必要がなく、厚み誤差に対する自己補正を行うことが可能となる。
測定された透過率の系統誤差に対してロバストとなる。
また、ＳｉＨ（TC）の屈折率の熱光学依存性の補正はたとえば次のようになる。
ＳｉＨ：ｄｎ/ｄＴ＝～３ x １０－４[1 / K]
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、制御部６０は、数１式で示す、形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜３３０、２つの物質間の反射率の平方根（ｒ＝√Ｒ）を反射振幅として定義し、等価膜３３０と現在層３４０の間の（等価）反射振幅ｒ、現在層と空気(真空)との間の（現在）反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔ（ｔ）を採用する。
本第１の実施形態において、制御部６０は、成膜中に透過率時間変化の測定値（データ）をフィッティング関数Ｔに関連付けてフィッティングし、成膜の途中の層で膜厚の誤差が生じた際、その誤差を補正するように次層以上の膜厚にフィードバックをかけるように制御する。
本第１の実施形態において、制御部６０は、成膜中に透過率時間変化の測定値（データ）をフィッティング関数Ｔ（ｔ）に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相および等価反射振幅を含む物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を決定し、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を次の制御に利用する。
すなわち、制御部６０は、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０とあらかじめ設定された目標値（設計値）と一致するように現在層の停止時間を決定し、停止時間に成膜を停止する。
すなわち、制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率の時間変化をフィッティング関数Ｔ（ｔ）に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ ｓｔｏｐで成膜を停止する。
本第１の実施形態において、制御部６０は、成膜中に透過率時間変化の測定値（データ）をフィッティング関数Ｔに関連付けてフィッティングし、成膜の途中の層で膜厚の誤差が生じた際、その誤差を補正するように次層以上の膜厚にフィードバックをかけるように制御する。
本第１の実施形態において、制御部６０は、成膜中に透過率時間変化の測定値（データ）をフィッティング関数Ｔ（ｔ）に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相および等価反射振幅を含む物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を決定し、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０を次の制御に利用する。
すなわち、制御部６０は、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０とあらかじめ設定された目標値（設計値）と一致するように現在層の停止時間を決定し、停止時間に成膜を停止する。
すなわち、制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率の時間変化をフィッティング関数Ｔ（ｔ）に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ ｓｔｏｐで成膜を停止する。
したがって、本第１の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
位相情報のみ使用して振幅情報を使用しないため、透過率測定の系統誤差や膜の吸収、基板反り等の悪影響を抑制可能である。
前の層の膜厚誤差が存在しても、その悪影響を打ち消す方向に現在の膜厚が自動補正される。
設計上の屈折率に誤差があっても、光学膜厚ｎｄは設計に一致する方向に膜厚が自動補正される(ωｔ＝４πｎｄ/λの関係より)。
従来の比例制御と異なり、任意の停止位置、監視波長で制御可能である。換言すると、ファイナルスウィング (Final Swing)等の制約を受けない。
レート変動があっても、フィッティング範囲を自動修正することで現在位相の決定精度を保つことが可能となり、レート変動への高い耐性を保持することが可能となる。
位相情報のみ使用して振幅情報を使用しないため、透過率測定の系統誤差や膜の吸収、基板反り等の悪影響を抑制可能である。
前の層の膜厚誤差が存在しても、その悪影響を打ち消す方向に現在の膜厚が自動補正される。
設計上の屈折率に誤差があっても、光学膜厚ｎｄは設計に一致する方向に膜厚が自動補正される(ωｔ＝４πｎｄ/λの関係より)。
従来の比例制御と異なり、任意の停止位置、監視波長で制御可能である。換言すると、ファイナルスウィング (Final Swing)等の制約を受けない。
レート変動があっても、フィッティング範囲を自動修正することで現在位相の決定精度を保つことが可能となり、レート変動への高い耐性を保持することが可能となる。
換言すると、本第１の実施形態によれば、膜厚制御における誤差要因を取り除くことができ、膜厚誤差を抑止することができ、成膜の途中の層で生じる膜厚の誤差を補正可能で、しかも、成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能で、ひいては、任意の多層膜形成に対する光学制御の精度向上を図ることが可能となる。
そして、本第１の実施形態によれば、成膜中の基板温度を放射温度計７０で測定し、制御部６０がその結果を用いて光学制御に補正を掛けることから、成膜温度が違っても、良好な再現性を確認することができる。
より具体的には、成膜時の成膜物質の物性（たとえば屈折率）の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能となる。
より具体的には、成膜時の成膜物質の物性（たとえば屈折率）の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能となる。
（第２の実施形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る光学膜厚制御装置を採用した真空成膜装置であるイオンビームアシスト真空蒸着装置を模式的に示す構成図である。
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る光学膜厚制御装置を採用した真空成膜装置であるイオンビームアシスト真空蒸着装置を模式的に示す構成図である。
本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａが第１の実施形態に係る真空蒸着装置１と異なる点は以下の通りである。
本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａにおいては、真空チャンバ１０Ａ内に、成膜材料供給部２０Ａの複数の蒸着源を含む真空蒸発源２１Ａの蒸着材料の蒸気を噴出する方向に、複数枚の成膜対象基板３０を膜形成面が成膜材料供給部側に臨むように保持し、平面円板形状またはドーム状の形状を有して平面円板の中心またはドームの頂部を回転中心として回転される基板ホルダ３１Ａが設けられている。
たとえば、基板ホルダ３１Ａは、ホルダ支持部３２Ａにより回転可能に支持されており、回転機構を構成するエンコーダ３３１を有するモータ３３の駆動により回転駆動される。
本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａにおいては、真空チャンバ１０Ａ内に、成膜材料供給部２０Ａの複数の蒸着源を含む真空蒸発源２１Ａの蒸着材料の蒸気を噴出する方向に、複数枚の成膜対象基板３０を膜形成面が成膜材料供給部側に臨むように保持し、平面円板形状またはドーム状の形状を有して平面円板の中心またはドームの頂部を回転中心として回転される基板ホルダ３１Ａが設けられている。
たとえば、基板ホルダ３１Ａは、ホルダ支持部３２Ａにより回転可能に支持されており、回転機構を構成するエンコーダ３３１を有するモータ３３の駆動により回転駆動される。
本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａにおいて、投光部４０Ａは、回転される基板ホルダ３１Ａの外周部に円状に保持された複数枚の成膜対象基板３０にモニタ光Ｌをトレースするように投光する。
受光部５０の受光レンズ５１は、成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌを受光し、分光器５２でモニタ光Ｌを多波長で検出し、光検出部４４により各成膜対象基板の多波長での光透過率が反映された受光信号ＳＲをデータプロセッサ６１に出力する。
受光部５０の受光レンズ５１は、成膜対象基板３０を透過したモニタ光Ｌを受光し、分光器５２でモニタ光Ｌを多波長で検出し、光検出部４４により各成膜対象基板の多波長での光透過率が反映された受光信号ＳＲをデータプロセッサ６１に出力する。
なお、受光レンズ５１は、受光レンズ支持部５５により支持されている。
たとえば、受光レンズ５１を支持する受光レンズ支持部５５は、基板ホルダ３１Ａおよびホルダ支持部３２Ａの回転駆動を妨げないように設けられている。
たとえば、受光レンズ５１を支持する受光レンズ支持部５５は、基板ホルダ３１Ａおよびホルダ支持部３２Ａの回転駆動を妨げないように設けられている。
また、トリガー信号出力部としてのエンコーダ３３１は、基板ホルダ３１Ａの回転に同期した回転する基板ホルダの位置を特定するための同期信号としてのトリガー信号ＳＴをデータプロセッサ６１に出力する。
データプロセッサ６１は、受光信号ＳＲとトリガー信号ＳＴを制御部６０Ａに供給し、制御部６０Ａは、受光信号ＳＲとトリガー信号ＳＴを信号処理して成膜対象基板毎の光透過率を取得する。また、モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光透過スペクトルを取得する。
得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中においてフィードバックすることができる。
得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中においてフィードバックすることができる。
すなわち、制御部６０Ａは受光信号ＳＲとトリガー信号ＳＴが入力され、受光信号ＳＲとトリガー信号ＳＴを信号処理して成膜対象基板毎の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて成膜対象基板毎の薄膜の成膜を制御する。
より具体的には、制御部６０Ａは、基板ホルダ３１Ａの回転に同期したトリガー信号ＳＴから、回転する基板ホルダ３１Ａの位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定し、受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する。
より具体的には、制御部６０Ａは、基板ホルダ３１Ａの回転に同期したトリガー信号ＳＴから、回転する基板ホルダ３１Ａの位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定し、受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する。
ここで、回転する基板ホルダ３１Ａの位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定し、受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する処理の一例を説明する。
図１５（Ａ）は、図１４の真空蒸着装置の回転される基板ホルダ３１Ａの外周部に円状に保持された複数枚の成膜対象基板３０にモニタ光Ｌをトレースするように投光する様子を模式的に示す図である。
図１５（Ｂ）は，図１４の真空蒸着装置の回転される基板ホルダ３１Ａの外周部に円状に保持された複数枚の成膜対象基板３０の配置例の様子を模式的に示す図である。
図１５（Ｂ）は，図１４の真空蒸着装置の回転される基板ホルダ３１Ａの外周部に円状に保持された複数枚の成膜対象基板３０の配置例の様子を模式的に示す図である。
図１５の例では、ドーム状の形状を有してドームの頂部を回転中心として回転される基板ホルダ３１Ａに、膜形成面が成膜材料供給部側に臨むように複数枚の成膜対象基板３０が保持されている、
不図示の投光部から成膜対象基板３０に対してモニタ光Ｌが投光され、成膜対象基板３０を通過したモニタ光Ｌが受光レンズ５１で受光される。
不図示の投光部から成膜対象基板３０に対してモニタ光Ｌが投光され、成膜対象基板３０を通過したモニタ光Ｌが受光レンズ５１で受光される。
図１５（Ｂ）において、モニタ光Ｌの投光スポットＳＰＬは、基板ホルダ３１Ａの外周部に配置された成膜対象基板３０上を通過するように配置される。投光スポットＳＰＬがトレースする領域Ｒの近傍が良品分布領域となる。
図１６は、本第２の実施形態に係る真空蒸着装置におけるいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する信号処理を示す説明するための図である。
モニタ光Ｌの投光スポットＳＰＬは、基板ホルダ３１Ａが回転することにより、基板ホルダ３１の外周部に配置された複数枚の成膜対象基板（３０１，３０２，３０３・・・３０ｎ）上を通過する。
移動する成膜対象基板（３０１，３０２，３０３・・・３０ｎ）を透過したモニタ光Ｌを受光することで、各成膜対象基板（３０１，３０２，３０３・・・３０ｎ）の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲが取得される。
ここで、基板ホルダ３１Ａの回転に同期したトリガー信号ＳＴから、回転する基板ホルダ３１の位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定することができる。トリガー信号ＳＴは、基板ホルダ３１Ａの回転１周期に１回の出力、あるいは多数回の出力とする。
上記の受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定することで、受光信号ＳＲから、成膜対象基板３０１に対する受光信号Ｓ１、成膜対象基板３０２に対する受光信号Ｓ２、成膜対象基板３０３に対する受光信号Ｓ３、・・・成膜対象基板３０ｎに対する受光信号Ｓｎを取得することができる。
移動する成膜対象基板（３０１，３０２，３０３・・・３０ｎ）を透過したモニタ光Ｌを受光することで、各成膜対象基板（３０１，３０２，３０３・・・３０ｎ）の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲが取得される。
ここで、基板ホルダ３１Ａの回転に同期したトリガー信号ＳＴから、回転する基板ホルダ３１の位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定することができる。トリガー信号ＳＴは、基板ホルダ３１Ａの回転１周期に１回の出力、あるいは多数回の出力とする。
上記の受光信号ＳＲのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定することで、受光信号ＳＲから、成膜対象基板３０１に対する受光信号Ｓ１、成膜対象基板３０２に対する受光信号Ｓ２、成膜対象基板３０３に対する受光信号Ｓ３、・・・成膜対象基板３０ｎに対する受光信号Ｓｎを取得することができる。
たとえば、基板ホルダの外周部に位置する成膜対象基板の中心の起動半径を４５０ｍｍ、成膜対象基板の直径を３０ｍｍ、基板ホルダの回転数を３０ｒｐｍとしたとき、モニタ光を点光源として取り扱うと、成膜対象基板１枚あたり、基板ホルダ１回転あたりのモニタ時間は２１ｍｓとなる。モニタ光のスポット径はある程度の大きさがあるので、モニタ時間はさらに短くなる。この限られた時間内で高い膜厚制御性を確保するためには、高い光検出感度が求められる。
たとえば、光検出部５３としてＣＣＤセンサなどを用いることで、多波長での光透過率の情報を得ることで得られる情報量を増加させることができ、光透過率の精度を高め、Ｓ／Ｎ比を向上できる。
［第２の実施形態の光学膜厚制御］
ここで、本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａにおける制御部６０Ａの光学膜厚制御動作について説明する。
ここで、本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａにおける制御部６０Ａの光学膜厚制御動作について説明する。
図１７は、本第２の実施形態に係る真空蒸着装置１Ａにおける制御部６０Ａの光学膜厚制御動作について説明するためのフローチャートである。
本第２の実施形態に係る光学膜厚制御は、基本的に、上述した図８の第１の実施形態に係る光学膜厚制御と同様であるが、ステップＳＴ３とステップＳＴ７の処理が多少異なる。
本第２の実施形態に係る光学膜厚制御は、基本的に、上述した図８の第１の実施形態に係る光学膜厚制御と同様であるが、ステップＳＴ３とステップＳＴ７の処理が多少異なる。
図１７において、図８と共通するパラメータも含めて説明すると、ｉは現在塗布（コーティング）されている層番号を示し、t_currentはｉ層目の塗布（コーティング）開始から現在までの時間を示し、t_stopはｉ層目のコーティングの最適停止時間を算出したものを示している。
そして、ｄｔは基板ホルダ３１Ａのドーム回転の単位時間を示している。
δ_designが最適停止位相を示し、これは光学理論による膜設計から計算される。
そして、ｄｔは基板ホルダ３１Ａのドーム回転の単位時間を示している。
δ_designが最適停止位相を示し、これは光学理論による膜設計から計算される。
本第２の実施形態に係る光学膜厚制御において、図１７のステップＳＴ３Ａにてｉ層目の塗布開始から現在までの時間t_currentにドーム回転の単位時間ｄｔを加算した時間をｉ層目の塗布開始から現在までの時間t_currentとして、この時間経過後に、ステップＳＴ４の分光器５２で測定した透過率の新しいデータポイントを追加する処理を行う。
また、本第２の実施形態に係る光学膜厚制御において、図１７のステップＳＴ７Ａにてｉ層目のコーティングの最適停止時間ｔ＿ｓｔｏｐから時間t_currentを減じた時間が、ドーム回転の単位時間ｄｔの半分（０．５）より短くなったら、ｉ層の成膜を終了する（ステップＳＴ８）。
次に、本第２の実施形態に係る光学膜厚制御の成膜物質の物性、本実施形態では屈折率の温度変化に対する補正処理について図１８に関連付けて説明する。
図１８は、本第２の実施形態に係る真空蒸着装置の制御部における光学膜厚制御の成膜物質の屈折率の温度変化に対する補正処理のシミュレーション動作について説明するためのフローチャートである。
図１８は、本第２の実施形態に係る真空蒸着装置の制御部における光学膜厚制御の成膜物質の屈折率の温度変化に対する補正処理のシミュレーション動作について説明するためのフローチャートである。
本第２の実施形態に係る光学膜厚制御の補正処理は、基本的に、上述した図１０の第１の実施形態に係る光学膜厚制御と同様であるが、ステップＳＴ２１Ａと、ステップＳＴ２３Ａと、ステップＳＴ２４Ａの処理が多少異なる。
図１８において、ｄｔは基板ホルダ３１Ａのドーム回転の単位時間を示している。
本第２の実施形態に係る光学膜厚制御において、まず、基板ホルダ３１Ａのドームは回転しておらず（回転→０）、レイヤー番号は１とする（ステップＳＴ２１Ａ）。
レイヤー番号が最終のレイヤーのものでなければ（ステップＳＴ２２）、ドームの回転数を上げ（ステップＳＴ２３Ａ）、基板温度を取得する（ステップＳＴ２４Ａ）。ステップＳＴ２４においては、１回転毎のダミー現在温度の計算を行う。
次に、温度に応じて屈折率Ｎを設定する（ステップＳＴ２５）。
次に、堆積による最後の厚さの追加を行う（ステップＳＴ２６）。
そして、特性マトリクスを再計算することによって透過率を計算する（ステップＳＴ２７）。
次いで、入力透過率のためのＳＷＭ制御プロセスを行う（ステップＳＴ２８）。
これらステップＳＴ２７，ＳＴ２８において、制御部６０Ｃは、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算する。
そして、制御部６０Ｃは、上記から、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅ｒ，ｒ０、位相δ、光学膜厚ｎｄのうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
レイヤー番号が最終のレイヤーのものでなければ（ステップＳＴ２２）、ドームの回転数を上げ（ステップＳＴ２３Ａ）、基板温度を取得する（ステップＳＴ２４Ａ）。ステップＳＴ２４においては、１回転毎のダミー現在温度の計算を行う。
次に、温度に応じて屈折率Ｎを設定する（ステップＳＴ２５）。
次に、堆積による最後の厚さの追加を行う（ステップＳＴ２６）。
そして、特性マトリクスを再計算することによって透過率を計算する（ステップＳＴ２７）。
次いで、入力透過率のためのＳＷＭ制御プロセスを行う（ステップＳＴ２８）。
これらステップＳＴ２７，ＳＴ２８において、制御部６０Ｃは、成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算する。
そして、制御部６０Ｃは、上記から、制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅ｒ，ｒ０、位相δ、光学膜厚ｎｄのうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間ｔ＿ｓｔｏｐを修正する。
次に、ＳＷＭからレイヤフラグを変更する（ステップＳＴ２９）。
レイヤー番号を増加させ（ステップＳＴ３０）、Ｔｅｍｐ（温度）をＴｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭとする（ステップＳＴ３１）。実際のコーティングの場合、「Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭ」は放射温度計からの値に置き換えられる。
そして、Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭを使用してＳＷＭでデザインを変更し（ステップＳＴ３２）、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
レイヤー番号を増加させ（ステップＳＴ３０）、Ｔｅｍｐ（温度）をＴｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭとする（ステップＳＴ３１）。実際のコーティングの場合、「Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭ」は放射温度計からの値に置き換えられる。
そして、Ｔｅｍｐ_ｉｎ_ＳＷＭを使用してＳＷＭでデザインを変更し（ステップＳＴ３２）、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
なお、ステップＳＴ２９において、フラグを変更しない場合も、ステップＳＴ３０の処理に移行することなく、ステップＳＴ２２の処理に移行する。
そして、ステップＳＴ２２において、最終レイヤーと判断した場合に、シミュレーションを終了する。
そして、ステップＳＴ２２において、最終レイヤーと判断した場合に、シミュレーションを終了する。
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果と同様の効果を得られることができる。
本第２の実施形態によれば、位相情報のみ使用して振幅情報を使用しないため、透過率測定の系統誤差や膜の吸収、基板反り等の悪影響を抑制可能である。
前の層の膜厚誤差が存在しても、その悪影響を打ち消す方向に現在の膜厚が自動補正される。
設計上の屈折率に誤差があっても、光学膜厚ｎｄは設計に一致する方向に膜厚が自動補正される(ωｔ＝４πｎｄ/λの関係より)。
従来の比例制御と異なり、任意の停止位置、監視波長で制御可能である。換言すると、ファイナルスウィング (Final Swing)等の制約を受けない。
レート変動があっても、フィッティング範囲を自動修正することで現在位相の決定精度を保つことが可能となり、レート変動への高い耐性を保持することが可能となる。
本第２の実施形態によれば、位相情報のみ使用して振幅情報を使用しないため、透過率測定の系統誤差や膜の吸収、基板反り等の悪影響を抑制可能である。
前の層の膜厚誤差が存在しても、その悪影響を打ち消す方向に現在の膜厚が自動補正される。
設計上の屈折率に誤差があっても、光学膜厚ｎｄは設計に一致する方向に膜厚が自動補正される(ωｔ＝４πｎｄ/λの関係より)。
従来の比例制御と異なり、任意の停止位置、監視波長で制御可能である。換言すると、ファイナルスウィング (Final Swing)等の制約を受けない。
レート変動があっても、フィッティング範囲を自動修正することで現在位相の決定精度を保つことが可能となり、レート変動への高い耐性を保持することが可能となる。
そして、本第２の実施形態によれば、成膜中の基板温度を放射温度計７０で測定し、制御部６０がその結果を用いて光学制御に補正を掛けることから、成膜温度が違っても、良好な再現性を確認することができる。
より具体的には、成膜時の成膜物質の物性（たとえば屈折率）の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能となる。
より具体的には、成膜時の成膜物質の物性（たとえば屈折率）の温度変化に対しても高精度な光学膜厚制御を実現することが可能となる。
さらに、本第２の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、本第２の実施形態によれば、複数枚の成膜対象基板が基板ホルダに保持され、基板ホルダの外周部に保持された成膜対象基板にモニタ光を投光し、これを透過したモニタ光を受光して成膜対象基板毎の光透過率を取得するものであり、光学フィルタを製造する真空成膜プロセスにおいて、量産化に対応しながら歩留まりを向上させることができる。
すなわち、本第２の実施形態によれば、複数枚の成膜対象基板が基板ホルダに保持され、基板ホルダの外周部に保持された成膜対象基板にモニタ光を投光し、これを透過したモニタ光を受光して成膜対象基板毎の光透過率を取得するものであり、光学フィルタを製造する真空成膜プロセスにおいて、量産化に対応しながら歩留まりを向上させることができる。
（第３の実施形態）
図１９は、本第３の実施形態に係るフィッティング関数によるフィッティング曲線と透過率変化の測定値データと次層の予測曲線との関係の一例を示す図である。
図１９において、縦軸が透過率を、横軸が時間を表している。
また、図１９において、ＦＣ２が現在層のフィッティング関数によるフィッティング曲線を示し、ＭＦ２が透過率変化の測定値データを示し、ＮＰ２が次層の予測曲線を示している。
図２０は、本第３の実施形態に係る真空蒸着装置における制御部の光学膜厚制御動作について説明するためのフローチャートである。
図１９は、本第３の実施形態に係るフィッティング関数によるフィッティング曲線と透過率変化の測定値データと次層の予測曲線との関係の一例を示す図である。
図１９において、縦軸が透過率を、横軸が時間を表している。
また、図１９において、ＦＣ２が現在層のフィッティング関数によるフィッティング曲線を示し、ＭＦ２が透過率変化の測定値データを示し、ＮＰ２が次層の予測曲線を示している。
図２０は、本第３の実施形態に係る真空蒸着装置における制御部の光学膜厚制御動作について説明するためのフローチャートである。
本第３の実施形態に係る光学膜厚制御は、基本的に、上述した図８の第１の実施形態に係る光学膜厚制御および図１７の第２の実施形態に係る光学膜厚制御と、ステップＳＴ６Ｂの処理が異なる。
第１および第２の実施形態の光学膜厚制御においては、制御部６０は、決定した物理パラメータｒ，ω，Ψ，φ０とあらかじめ設定された目標値（設計値）と一致するように現在層の停止時間ｔ ｓｔｏｐを計算（決定）し、停止時間ｔ ｓｔｏｐに成膜を停止する（ステップＳＴ６、ＳＴ７）。
具体的には、制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率Ｔの時間変化をフィッティング関数に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ ｓｔｏｐで成膜を停止する。
具体的には、制御部６０は、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率Ｔの時間変化をフィッティング関数に関連付けてフィッティングし、位相δの角速度ωと初期位相φ０を決定し、決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間ｔ ｓｔｏｐで成膜を停止する。
これに対して、本第３の実施形態の光学膜厚制御においては、（ｉ ＋ １）番目の層のコーティングにおける等価層の予想反射振幅としてｔ＿ｓｔｏｐを計算することは、ｒ＿ｄｅｓｉｇｎ（ｉ ＋ １）に等しい（ステップＳＴ６B）。
換言すれば、次の層のピーク（Peak）予想値が設計と一致するように現在の層の成膜停止時間を決める。
物理的には、次層の成膜時における現在層の等価反射振幅の絶対値が設計値と一致するように現在層の停止時間を決定することと同値である。
換言すれば、次の層のピーク（Peak）予想値が設計と一致するように現在の層の成膜停止時間を決める。
物理的には、次層の成膜時における現在層の等価反射振幅の絶対値が設計値と一致するように現在層の停止時間を決定することと同値である。
すなわち、本第３の実施形態の光学膜厚制御において、制御部６０Ｂは、図１９に示すように、多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論等価反射振幅ｌｒがあらかじめ与えられ、成膜中に受光信号ＳＲに応じて透過率Ｔの時間変化をフィッティング関数に関連付けてフィッティングし、次層の成膜時における現在層３４０の等価反射振幅ｒを決定する。
そして、制御部６０Ｂは、決定した次層の成膜時における現在層３４０の等価反射振ｒ幅の絶対値が理論等価反射振幅ｌｒと一致するように現在層３４０の停止時間を決定し、この停止時間で成膜を停止する。
そして、制御部６０Ｂは、決定した次層の成膜時における現在層３４０の等価反射振ｒ幅の絶対値が理論等価反射振幅ｌｒと一致するように現在層３４０の停止時間を決定し、この停止時間で成膜を停止する。
本第３の実施形態によれば、前の層の膜厚誤差が存在しても、その悪影響を打ち消す方向に現在の膜厚が自動補正される。
設計上の屈折率に誤差があっても、光学膜厚ｎｄは設計に一致する方向に膜厚が自動補正される(ωｔ＝４πｎｄ/λの関係より)。
従来の比例制御と異なり、任意の停止位置、監視波長で制御可能である。換言すると、ファイナルスウィング (Final Swing)等の制約を受けない。
レート変動があっても、フィッティング範囲を自動修正することで現在位相の決定精度を保つことが可能となり、レート変動への高い耐性を保持することが可能となる。
また、本第２の実施形態によれば、光学フィルタを製造する真空成膜プロセスにおいて、量産化に対応しながら歩留まりを向上させることができる。
設計上の屈折率に誤差があっても、光学膜厚ｎｄは設計に一致する方向に膜厚が自動補正される(ωｔ＝４πｎｄ/λの関係より)。
従来の比例制御と異なり、任意の停止位置、監視波長で制御可能である。換言すると、ファイナルスウィング (Final Swing)等の制約を受けない。
レート変動があっても、フィッティング範囲を自動修正することで現在位相の決定精度を保つことが可能となり、レート変動への高い耐性を保持することが可能となる。
また、本第２の実施形態によれば、光学フィルタを製造する真空成膜プロセスにおいて、量産化に対応しながら歩留まりを向上させることができる。
本発明は上記の説明に限定されない。
たとえば、イオンビームアシスト真空蒸着装置および方法に限らず、その他の真空成膜装置および方法に適用可能である。さらに、真空成膜以外にスパッタリングによる成膜あるいはＣＶＤ（化学気相成長）による成膜など、その他の薄膜形成装置および方法にも適用可能である。
トリガー信号の出力は、基板ホルダの回転の１周期に１回の出力でも多数回の出力でもよい。
また、上記の実施形態における、投光部、受光部、トリガー信号出力部、および信号処理部等の制御部は、成膜対象基板毎の光透過率を取得して成膜対象基板に形成された薄膜の光学膜厚をモニタする装置を構成する。光学膜厚モニタ装置として、上記の真空成膜装置から取り外し、他の薄膜形成装置に取り付けて成膜対象基板に形成された薄膜の光学膜厚をモニタすることもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
たとえば、イオンビームアシスト真空蒸着装置および方法に限らず、その他の真空成膜装置および方法に適用可能である。さらに、真空成膜以外にスパッタリングによる成膜あるいはＣＶＤ（化学気相成長）による成膜など、その他の薄膜形成装置および方法にも適用可能である。
トリガー信号の出力は、基板ホルダの回転の１周期に１回の出力でも多数回の出力でもよい。
また、上記の実施形態における、投光部、受光部、トリガー信号出力部、および信号処理部等の制御部は、成膜対象基板毎の光透過率を取得して成膜対象基板に形成された薄膜の光学膜厚をモニタする装置を構成する。光学膜厚モニタ装置として、上記の真空成膜装置から取り外し、他の薄膜形成装置に取り付けて成膜対象基板に形成された薄膜の光学膜厚をモニタすることもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・真空チャンバ、２０，２０Ａ・・・成膜材料供給部、２１，２１Ａ・・・第１真空蒸着源、２１１・・・第１蒸着材料、２２・・・第２真空蒸着源
２２１・・・第２蒸着材料、２３・・・イオンソース、３０，３０１～３０・・・成膜対象基板、３１，３１Ａ・・・基板ホルダ、３２，３２Ａ…ホルダ支持部、３３・・・モータ、３３１・・・エンコーダ、４０・・・投光部、４１・・・光源、５０・・・受光部、５１・・・受光レンズ、５２・・・分光部、５３・・・光検出部、５４・・・受光光学系、５５・・・受光ヘッド支持部、６０，６０Ａ，６０Ｂ・・・制御部、７０・・・放射温度計、Ｌ・・・モニタ光、Ｓ１～Ｓｎ…受光信号、ＳＲ…受光信号、ＳＴ…トリガー信号、ＳＰＬ…投光スポット。
２２１・・・第２蒸着材料、２３・・・イオンソース、３０，３０１～３０・・・成膜対象基板、３１，３１Ａ・・・基板ホルダ、３２，３２Ａ…ホルダ支持部、３３・・・モータ、３３１・・・エンコーダ、４０・・・投光部、４１・・・光源、５０・・・受光部、５１・・・受光レンズ、５２・・・分光部、５３・・・光検出部、５４・・・受光光学系、５５・・・受光ヘッド支持部、６０，６０Ａ，６０Ｂ・・・制御部、７０・・・放射温度計、Ｌ・・・モニタ光、Ｓ１～Ｓｎ…受光信号、ＳＲ…受光信号、ＳＴ…トリガー信号、ＳＰＬ…投光スポット。
Claims (16)
- 成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部から供給される成膜材料が成膜されて薄膜の多層膜が形成される成膜対象基板にモニタ光を投光する投光部と、
前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を出力する受光部と、
成膜中の基板温度を測定する温度測定部と、
前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、
成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御が可能で、
前記温度測定部により測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかけることが可能である
光学膜厚制御装置。 - 前記制御部は、
前記温度測定部により測定される基板温度を基に成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対して補正を行い、補正した成膜物質の物性に関連付けて前記物理パラメータの再計算を行って成膜停止時間を修正する
請求項１記載の光学膜厚制御装置。 - 前記成膜物質の物性は屈折率を含む
請求項２記載の光学膜厚制御装置。 - 前記制御部は、
成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、
膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算し、
制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅、位相、光学膜厚のうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間を修正する
請求項３記載の光学膜厚制御装置。 - 前記制御部は、
多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、
成膜中に前記受光信号に応じて透過率の時間変化を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、前記位相δの角速度ωと初期位相φ0を決定し、
決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、前記あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間で成膜を停止する
請求項１から４のいずれか一に記載の光学膜厚制御装置。 - 前記制御部は、
多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論等価反射振幅があらかじめ与えられ、
成膜中に前記受光信号に応じて透過率の時間変化を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、次層の成膜時における現在層の等価反射振幅を決定し、
決定した次層の成膜時における現在層の等価反射振幅の絶対値が前記理論等価反射振幅と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間で成膜を停止する
請求項１から４のいずれか一に記載の光学膜厚制御装置。 - 前記成膜チャンバ内に設けられ、複数枚の成膜対象基板を膜形成面が前記成膜材料供給部側に臨むように保持し、ホルダ中心を回転中心として回転される基板ホルダと、
回転される前記基板ホルダの外周部に円状に保持された複数枚の前記成膜対象基板にモニタ光をトレースするように投光する前記投光部と、
前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して前記モニタ光を多波長で検出し、前記各成膜対象基板の多波長での光透過率が反映された受光信号を出力する前記受光部と、
前記基板ホルダの回転に同期した回転する前記基板ホルダの位置を特定するためのトリガー信号を出力するトリガー信号出力部と、
前記受光信号と前記トリガー信号が入力され、前記受光信号と前記トリガー信号を信号処理して成膜対象基板毎の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて成膜対象基板毎の薄膜の成膜を制御する前記制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記基板ホルダの回転に同期した前記トリガー信号から、回転する前記基板ホルダの位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定し、前記受光信号のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する
請求項１から６のいずれか一に記載の光学膜厚制御装置。 - 成膜チャンバと、
前記成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部と、
前記成膜材料供給部から供給される成膜材料が成膜されて薄膜の多層膜が形成される成膜対象基板と、
前記成膜対象基板にモニタ光を投光する投光部と、
前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を出力する受光部と、
成膜中の基板温度を測定する温度測定部と、
前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、
成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御が可能で、
前記温度測定部により測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかけることが可能である
薄膜形成装置。 - 前記制御部は、
前記温度測定部により測定される基板温度を基に成膜時の成膜物質の物性の温度変化に対して補正を行い、補正した成膜物質の物性に関連付けて前記物理パラメータの再計算を行って成膜停止時間を修正する
請求項８記載の薄膜形成装置。 - 前記成膜物質の物性は屈折率を含む
請求項９記載の薄膜形成装置。 - 前記制御部は、
成膜物質ごとに設定した温度係数を基に、成膜中の屈折率を求め、
膜設計上の物理膜厚と求めた成膜中の屈折率の値を用いて、多層膜の光学特性を再計算し、
制御に用いる設計上の少なくとも反射振幅、位相、光学膜厚のうちの少なくとも一つを再計算して成膜停止時間を修正する
請求項１０記載の薄膜形成装置。 - 前記制御部は、
多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論位相δ_designがあらかじめ与えられ、
成膜中に前記受光信号に応じて透過率の時間変化を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、前記位相δの角速度ωと初期位相φ0を決定し、
決定した成膜中の位相δ＝ωｔ＋φ０が、前記あらかじめ与えられた理論位相δ_designと一致する時間で成膜を停止する
請求項８から１１のいずれか一に記載の薄膜形成装置。 - 前記制御部は、
多層膜の膜設計に基づき、各層の停止時点での理論等価反射振幅があらかじめ与えられ、
成膜中に前記受光信号に応じて透過率の時間変化を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、次層の成膜時における現在層の等価反射振幅を決定し、
決定した次層の成膜時における現在層の等価反射振幅の絶対値が前記理論等価反射振幅と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間で成膜を停止する
請求項８から１１のいずれか一に記載の薄膜形成装置。 - 前記成膜チャンバ内に設けられ、複数枚の成膜対象基板を膜形成面が前記成膜材料供給部側に臨むように保持し、ホルダ中心を回転中心として回転される基板ホルダと、
回転される前記基板ホルダの外周部に円状に保持された複数枚の前記成膜対象基板にモニタ光をトレースするように投光する前記投光部と、
前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して前記モニタ光を多波長で検出し、前記各成膜対象基板の多波長での光透過率が反映された受光信号を出力する前記受光部と、
前記基板ホルダの回転に同期した回転する前記基板ホルダの位置を特定するためのトリガー信号を出力するトリガー信号出力部と、
前記受光信号と前記トリガー信号が入力され、前記受光信号と前記トリガー信号を信号処理して成膜対象基板毎の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて成膜対象基板毎の薄膜の成膜を制御する前記制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記基板ホルダの回転に同期した前記トリガー信号から、回転する前記基板ホルダの位置を特定することで、各成膜対象基板の光透過率が間欠的に反映された受光信号のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定し、前記受光信号のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光透過率であるか特定する
請求項８から１３のいずれか一に記載の薄膜形成装置。 - 成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部から供給される成膜材料が成膜されて薄膜の多層膜が形成される成膜対象基板にモニタ光を投光する投光ステップと、
前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を取得する受光ステップと、
成膜中の基板温度を測定する温度測定ステップと、
前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御ステップと、を有し、
前記制御ステップにおいては、
形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、
成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御を行い、
前記温度測定ステップより測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかける
光学膜厚制御方法。 - 成膜チャンバ内に配置された成膜材料供給部から成膜材料を供給して成膜対象基板上に薄膜の多層膜を成膜する成膜ステップと、
前記成膜対象基板にモニタ光を投光する投光ステップと、
前記成膜対象基板を透過した前記モニタ光を受光して受光信号を取得する受光ステップと、
成膜中の基板温度を測定する温度測定ステップと、
前記受光信号に応じて前記成膜対象基板の光透過率を取得し、取得した光透過率情報に関連付けて薄膜の成膜を制御する制御ステップと、を有し、
前記制御ステップにおいては、
形成すべき多層膜に関して、既に成膜済みの多層膜および基板を、ある１つの膜と同一視した物を等価膜、２つの物質間の反射率の平方根を反射振幅として定義し、等価膜と現在層の間の等価反射振幅ｒ、現在層と空気との間の現在反射振幅ｒ０、および位相δに関連付けたフィッティング関数Ｔを採用し、
成膜中に透過率時間変化の測定値を前記フィッティング関数に関連付けてフィッティングし、成膜時の位相δおよび等価反射振幅ｒのうちの少なくとも一方の物理パラメータを決定し、決定した物理パラメータとあらかじめ設定された理論値と一致するように現在層の停止時間を決定し、当該停止時間に成膜を停止する成膜制御を行い、
前記温度測定ステップより測定される基板温度を基に前記成膜制御に補正をかける
薄膜形成方法。
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