JP2001133228A - 膜厚測定装置および膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、真空状態を保ったままモニ
タ箇所を多数回変更することができる連続式薄膜形成装
置に適した膜厚測定装置を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、モニタ基板８に成膜された光
学薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置Ｓに関する発明で
ある。この膜厚測定装置Ｓは、複数のモニタ基板８を備
えるモニタ基板保持手段６と、モニタ基板８を部分的に
遮蔽するマスク９と、モニタ基板に成膜された薄膜の膜
厚を測定するための投光手段１０、受光手段１０と、を
備える。モニタ基板保持手段６には、このモニタ基板保
持手段６を可動可能にするモニタ基板保持手段駆動手段
１６が設けられ、モニタ基板８には、このモニタ基板８
をモニタ基板保持手段６に対して可動可能とするモニタ
基板駆動手段１９が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜形成装置内で基
板上に形成される薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置に
係り、特に真空槽内を所定の真空度に保持したままで、
膜厚測定を多数回行うことができる膜厚測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】真空蒸着、スパッタリング等により反射
防止フィルター、干渉フィルター、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
の多色コート、各種装飾品などの色付けコートなどの光
学薄膜を形成させることが一般的に行われている。これ
ら反射防止膜等の光学薄膜を基板に形成する場合に、蒸
着過程中で基板に形成される薄膜の膜厚を監視して制御
することが必要であり、これにより所望の特性を有する
単層膜あるいは多層膜を形成することができる。

【０００３】薄膜の光学的膜厚を測定する方法としては
単色測光方式、２色測光方式などがあり、また、モニタ
基板からの反射光を利用する場合と透過光を利用する場
合がある。従来から、図７乃至図９に示すように、モニ
タ基板としてモニタガラス５４を用いる膜厚測定装置を
使用するバッチ式の真空蒸着装置が用いられている。図
８の膜厚測定装置は、図８、図９に示すように基板を保
持するドーム６２中央にモニタガラス５４が載置されて
いる。

【０００４】ここで、図７乃至図９を用いて、バッチ式
の真空蒸着装置に用いられる従来の膜厚測定装置につい
て説明する。図７乃至図９に示す従来の膜厚測定装置
は、投光部５１、投光部焦点レンズ５３、投光側ミラー
５２、モニタガラス５４、受光側ミラー５５、ハーフミ
ラー５６、受光部レンズ５７、受光部５８を主要構成要
素とする。

【０００５】基板６３上に薄膜を形成するときには、投
光部５１からモニタガラス５４、受光部５８までの光軸
調整をした後、図９の真空蒸着装置６１のドーム６２に
薄膜を形成する基板６３を載せて、真空蒸着装置６１内
を排気して真空にする。ドーム６２を回転させて基板６
３上に薄膜を形成するが、このとき同時にモニタガラス
５４下面にも薄膜が形成される。

【０００６】このモニタガラス５４に形成される薄膜の
膜厚測定は、次のように行う。すなわち、図７の投光部
５１から光が投光され、投光部焦点レンズ５３で集めら
れた光は、投光側ミラー５２で反射してモニタガラス５
４に達する。モニタガラス５４で反射した光は受光側ミ
ラー５５、ハーフミラー５６で透過または反射した後、
受光部レンズ５７で集められて受光部５８により受光さ
れる。この受光部５８で受光された光の変化量から、モ
ニタガラス上に形成された薄膜の膜厚を測定することが
できる。

【０００７】しかし、反射防止膜やダイクロイック膜で
は多層膜の形成が一般的に為されており、蒸着中には頻
繁にモニタガラス５４の交換をする必要がある。従っ
て、上記図７の膜厚測定装置のように、モニタガラス５
４一枚につき一度の測定しかできないモニタガラス５４
を用いると、モニタガラス５４を交換するために真空装
置内を常圧に戻して交換する必要があり、煩雑で作業性
が悪い。

【０００８】また、真空槽内を減圧したまま複数回の膜
厚測定を行うために、真空槽内にモニタガラス５４を複
数枚並べて設置した装置を用いることもできる。しか
し、このような装置では、多数の治具が必要となるにも
関わらず、設置できるモニタガラス５４の枚数に限度が
あるため、コストが高くなる割に膜厚測定の回数が数回
に限られるという問題点がある。

【０００９】そこで、上記問題点を解決するために図１
０のような膜厚測定機構が開発されている。図１０の膜
厚測定機構は、モニタガラス５４の下に、穴の開いた板
状体のマスク６４がモニタガラスに平行に配設され、モ
ニタガラス５４の、マスク６４の穴に対応する面に薄膜
が形成されるように構成されている。１回目の薄膜形成
が終了すると、マスクを回転させてモニタ箇所の交換を
行う。このようにモニタ箇所を複数回交換して、１枚の
モニタガラス５４で複数回の膜厚測定ができるように構
成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者ら
は、図１０に示す様な従来の膜厚測定装置には、以下の
ような問題点があることを見出した。すなわち、上記図
１０の膜厚測定機構によると、１枚のモニタガラス５４
の面を分割してモニタ箇所として使用するため、測定回
数に限度があり、連続式薄膜形成装置の膜厚測定に向か
ないという問題点がある。また、膜厚測定回数を増加し
ようとするとモニタガラス５４の面積を大きくする必要
が生じ、製品の収容数を決定するドーム６２の面積を圧
迫し、モニタガラスの取り扱いが煩雑になるとともにコ
ストが高くなるという問題点が生じる。

【００１１】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、モニ
タ箇所を従来のモニタガラスよりも大幅に多数にするこ
とにより、膜厚測定を多数回行うことができる膜厚測定
装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、真空状態を保ったままモニタ箇所を多数回変更する
ことができる連続式薄膜形成装置に適した膜厚測定装置
を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、
比較的小さなモニタガラスを用いた、取り扱いが容易
で、多数回膜厚測定可能な膜厚測定装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１に
係る発明によれば、モニタ基板に成膜された光学薄膜の
膜厚を測定する膜厚測定装置であって、該膜厚測定装置
は、複数のモニタ基板を備えるモニタ基板保持手段と、
該モニタ基板保持手段を部分的に遮蔽するモニタシール
ドと、前記モニタ基板を部分的に遮蔽するマスクと、前
記モニタ基板に測定光を投光する投光手段と、前記モニ
タ基板の反射光又は透過光を受光する受光手段と、前記
投光手段及び前記受光手段に接続され前記投光手段及び
前記受光手段との間で光の授受を行う制御装置と、を備
え、前記モニタ基板保持手段には、該モニタ基板保持手
段を可動可能にするモニタ基板保持手段駆動手段が設け
られ、前記モニタ基板には、該モニタ基板を前記モニタ
基板保持手段に対して可動可能とするモニタ基板駆動手
段が設けられることにより解決される。

【００１３】このとき、前記投光手段および前記受光手
段の少なくとも一つが光ファイバからなるように構成す
ると好適である。更に、前記モニタ基板保持手段は、前
記モニタ基板と垂直な方向を軸として、回動可能である
ように構成すると好適である。また、前記モニタ基板
は、該モニタ基板と垂直な方向を軸として、前記モニタ
基板保持手段に対して、回動可能である様に構成すると
よい。

【００１４】上記課題は、請求項５に係る発明によれ
ば、モニタ基板に成膜された光学薄膜の膜厚を測定する
膜厚測定方法であって、真空槽内に配置された任意のモ
ニタ基板の表面の任意の部分に測定光を投光し、前記任
意のモニタ基板からの反射光を受光して光学薄膜の膜厚
測定を行う第１工程と、前記任意のモニタ基板を、複数
のモニタ基板を備えるモニタ基板保持手段に対して可動
させる第２工程と、前記モニタ基板保持手段を可動させ
る第３工程と、を備えることにより解決される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、モニタ基板８に成膜さ
れた光学薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置Ｓに関する
発明である。本発明の膜厚測定装置Ｓは、図４に示すよ
うに、複数のモニタ基板８を備えるモニタ基板保持手段
６を備える。このように構成することにより、モニタ基
板８のみを備えた場合に比較して、真空状態を保ったま
ま膜厚を測定できる回数を、大幅に多数回にすることが
可能となる。

【００１６】また、本発明の膜厚測定装置Ｓは、図２に
示すように、モニタ基板保持手段６を部分的に遮蔽する
モニタシールド７を備える。このモニタシールド７によ
り、膜厚を測定しているモニタ基板８Ａ以外のモニタ基
板８やモニタ基板保持手段６が、蒸着材料により汚染さ
れることを防ぐことができる。

【００１７】さらに、本発明の膜厚測定装置Ｓは、図２
に示すように、モニタ基板８を部分的に遮蔽するマスク
９を備える。このマスク９により、膜厚を測定している
部分以外のモニタ基板８Ａの表面が、蒸着材料により汚
染されることを防ぐことができるため、多数回の膜厚測
定が可能となる。モニタシールド７と別にマスク９を設
けたのは、モニタシールド７だけでは、モニタ基板８Ａ
の遮蔽部分と露出部分の境界を明確に分離できないた
め、膜厚を測定している部分以外のモニタ基板８Ａの表
面が蒸着材料により汚染されるからである。

【００１８】本発明の膜厚測定装置Ｓは、図２、図３に
示すように、モニタ基板８に測定光を投光する投光手段
１０と、モニタ基板８の反射光又は透過光を受光する受
光手段１０と、投光手段１０及び受光手段１０に接続さ
れ投光手段１０及び受光手段１０との間で光の授受を行
う制御装置２１と、を備える。このように構成すること
により、モニタ基板８上に成膜された薄膜の膜厚を光学
的に測定することができる。ここで、投光手段１０およ
び受光手段１０の少なくとも一つは、光ファイバからな
る様に構成される。

【００１９】モニタ基板保持手段６には、図３に示すよ
うに、モニタ基板保持手段６を可動可能にするモニタ基
板保持手段駆動手段１６が設けられる。このように構成
することにより、モニタ基板８の位置を置換することが
できるため、真空状態に保ったまま膜厚測定することが
できる回数を大幅に増加することができる。

【００２０】モニタ基板８には、図３に示すように、モ
ニタ基板８をモニタ基板保持手段６に対して可動可能と
するモニタ基板駆動手段１９が設けられる。このように
構成することにより、真空槽１内を真空状態に保ったま
まで、モニタ基板保持手段６を可動させることができる
回数と、モニタ基板８を可動させることができる回数と
の積に等しい回数の膜厚測定を行うことが可能となる。

【００２１】モニタ基板保持手段６は、モニタ基板８と
垂直な方向を軸として、回動可能に構成される。また、
モニタ基板８は、モニタ基板８と垂直な方向を軸とし
て、モニタ基板保持手段６に対して、回動可能に構成さ
れる。

【００２２】本発明は、モニタ基板８に成膜された光学
薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法に関する発明であ
る。本発明に係る膜厚測定方法は、以下の第１工程、第
２工程、第３工程からなる。すなわち、第１工程では、
真空槽１内に配置された任意のモニタ基板８Ａの表面の
任意の部分１５に測定光を投光し、前記任意のモニタ基
板８Ａからの反射光を受光して光学薄膜の膜厚測定を行
う。第２工程では、前記任意のモニタ基板８Ａを、複数
のモニタ基板８を備えるモニタ基板保持手段６に対して
可動させる。第３工程では、モニタ基板保持手段６を可
動させる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を
限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変
することができるものである。

【００２４】（実施例１）図１および図２により、本例
に係る膜厚測定装置Ｓの一例を説明する。本例に係る膜
厚測定装置Ｓは、真空槽の上壁２９を貫通して設けら
れ、モニタ基板保持手段としてのモニタ円板６と、モニ
タシールド７と、モニタ基板としてのモニタガラス８
と、マスク９と、光ファイバ１０と、を主要構成要素と
する。

【００２５】真空槽１は、真空蒸着法において通常用い
る真空容器を用い、真空蒸着時には真空槽１内は排気さ
れ真空状態にされる。真空槽１内には、図１に示すよう
に、光学薄膜材料２が、成膜粒子束発生部位を図の上方
に向けて置かれている。本例において光学薄膜材料２
は、光の透過または反射特性を制御する光学薄膜つき基
板に用いられるものならばどのようなものでもよく、例
えばＺｒＯ_２，Ａｌ_２Ｏ _３，ＩＴＯ，ＭｇＦ_２等を用い
る。

【００２６】本例では、モニタ基板への成膜の方法とし
ては、真空蒸着を用いる。但し、成膜プロセスはこれに
限定されるものでなく、イオンプレーティング、スパッ
タリングあるいはレーザーアブレーションなどを使用し
てもよい。ここで、真空蒸着とは、たとえば、真空中で
光学薄膜材料を加熱して蒸着あるいは昇華させることに
より光学薄膜を形成する方法である。光学薄膜材料の加
熱はたとえば電子線などの荷電粒子線を光学薄膜材料の
表面に照射して行なう。イオンプレーティングとは、た
とえば、グロー放電などのプラズマ中で、電位が自然バ
イアスあるいは、強制バイアスされた成膜対象基板に対
して行なわれる真空蒸着であり、成膜対象基板に対して
成膜粒子束発生源の反対側に電極を置いてプラズマ中で
電離したイオン粒子を引き寄せるものである。

【００２７】スパッタリングとは、真空雰囲気中でイオ
ン、分子や原子などの高エネルギー粒子線を光学薄膜材
料の表面に照射し、そのエネルギーを光学薄膜材料の成
膜粒子（原子、分子、あるいはそのクラスタ）に直接与
え、加熱によらずに真空雰囲気中に放出させるものであ
る。また、アブレーションは同様のエネルギーの供給を
光を用いて行なうものである。

【００２８】これらはいずれも真空中に光学薄膜の材料
粒子を飛翔させる手段であり、成膜粒子源から特定の方
向（たとえば成膜粒子束発生源面の法線方向など）を中
心とする方向に放射状に広がる成膜粒子束を発生させる
ものである。この成膜粒子の飛翔の中心となる方向軸を
成膜粒子束軸とよぶ。一般に成膜粒子束軸に沿った方向
に最も多数の成膜粒子が飛翔し、この軸より離れるほど
成膜粒子の数が少なくなり、同時に成膜粒子の持つ運動
エネルギーが小さくなる傾向がある。

【００２９】光学薄膜材料２の成膜粒子束発生部位の上
方には、薄膜を形成する基板を保持する回転式の基板ホ
ルダ３が、回転軸により軸支される。真空槽１の上壁２
９に開けられた３つの孔を貫いて図１で示すようにそれ
ぞれモニタ円板主軸１２、モニタガラス駆動軸１４、モ
ニタシャッタ駆動軸２２が設けられ、真空槽１の上壁２
９でモニタ装置の真空槽外部分２０が支持される。

【００３０】モニタ円板主軸１２、モニタガラス駆動軸
１４、モニタシャッタ駆動軸２２が真空槽１の上壁２９
の上面、下面と接する部分には、図示しないＯリングが
設けられ、真空槽１内の真空を保持するように構成され
ている。ここで本例ではＯリングを用いているが、その
他のシール部材を用いてもよい。

【００３１】本例のモニタ装置は、真空槽内部分４と真
空槽外部分２０とからなる。モニタ装置真空槽内部分４
は、図２に示すように、槽内モニタカバー５と、モニタ
基板保持手段としてのモニタ円板６と、モニタシールド
７と、モニタ基板としてのモニタガラス８と、マスク９
と、光ファイバ１０と、を主要構成要素とする。本例の
槽内モニタカバー５は、ステンレス製の略円筒体からな
り、モニタ円板６、シャッタ１１、モニタガラス８、マ
スク９等がその内部に収納される。槽内モニタカバー５
の上壁中央にはモニタ円板主軸１２が貫いて設けられ、
また槽内モニタカバー５の上壁右側には、図面右側の位
置にモニタガラス回動軸１３に動力を伝達するための電
線が収納されたモニタガラス駆動軸１４、光ファイバ１
０等が内設されたモニタシャッタ駆動軸２２が貫いて設
けられる。

【００３２】槽内モニタカバー５の下面にはステンレス
製の円形板状体のモニタシールド７が、モニタ装置真空
槽内部分４の下面ほぼ全域を覆うように設けられてい
る。すなわち、モニタシールド７には、モニタガラス８
の膜厚測定部分１５が真空槽１内に露出される部分に、
穴が開けられ、モニタ装置真空槽内部分４の内部が薄膜
材料で汚染されないように、モニタ装置真空槽内部分４
の下面に、取着される。

【００３３】モニタ基板保持手段としての本例のモニタ
円板６は、ステンレス製で外周が円形であるドーナツ形
板状体からなり、モニタ円板主軸１２で回動可能に軸支
されている。なお、本例では、モニタ基板保持手段とし
て、外周が円形であるドーナツ形板状体のモニタ円板６
を用いているが、これに限定されるものではなく、外周
が多角形，例えば六角形、八角形等であるもの、傘の骨
のように、中心から複数本の棒状体が放射状に設けられ
たもの等を用いることもできる。

【００３４】モニタ円板主軸１２の真空槽１外の先端に
は、図３に示すように、モニタ基板保持手段駆動手段と
してのステッピングモータ１６が配設され、モニタ円板
６はこのステッピングモータ１６により回動可能とされ
る。ステッピングモータ１６の上部にはエンコーダ２７
が配置されている。モニタ円板６には、図２に示すよう
に、その円周内側の１０箇所の各モニタガラス８に対応
する位置に、各モニタガラス８を回動可能に軸支するモ
ニタガラス回動軸１３が取り付けられている。

【００３５】モニタ基板としてのモニタガラス８は、青
板ガラス製で、外周が円形であるドーナツ形の板状体か
らなる。なお、本例では、モニタ基板として、外周が円
形であるドーナツ形板状体のモニタガラス８を用いてい
るが、これに限定されるものではなく、外周が多角形，
例えば六角形、八角形等であるモニタ基板を用いること
もできる。モニタガラス８の中央には、モニタガラス８
の外周と同軸的な孔が設けられ、この孔の内壁部分で、
モニタガラス回動軸１３がモニタガラス８に固定され
る。

【００３６】モニタガラス回動軸１３の上端には転移歯
車１７が固定される。図４のモニタガラス右端位置８Ａ
に配置されるモニタガラス８の転移歯車１７は、図２に
示すように、モニタガラス駆動軸１４の下端に配設され
た転移歯車１８と係合し、モニタガラス駆動軸１４の上
端に配設されたモニタ基板駆動手段としてのステッピン
グモータ１９の動力をモニタガラス回動軸１３に伝達す
るように構成される。モニタガラス８はこのステッピン
グモータ１９、モニタガラス駆動軸１４、転移歯車１
７，１８、モニタガラス回動軸１３により回動可能とさ
れる。

【００３７】モニタガラス８の下面には、図２に示すよ
うにマスク９が取り付けられる。マスク９はステンレス
製の円形板状体の円周内側に１箇所孔が設けられたもの
である。図２に示すように、この孔は光ファイバ１０に
よる光学的測定が可能である大きさであり、この孔を通
して蒸着材料がモニタガラス８の下面に蒸着されるよう
に構成される。マスク９は、１枚のモニタガラス８を用
いて複数回膜厚測定をするため、モニタガラス８の膜厚
測定に用いられる部分以外の部分が蒸着材料により汚染
されるのを防ぐ役割を果たす。マスク９は、取付部材２
８により、モニタ円板６に固定される。すなわち、モニ
タ円板６およびマスク９に対して、モニタガラス８が回
動可能であるように設けられる。

【００３８】本例の光ファイバ１０は、モニタガラス８
の上方であってマスク９の孔によりガラス裏面が露出さ
れている場所に、その先端を対面させて設けられる。本
例の光ファイバ１０は、モニタガラス８の上方３ｍｍの
位置に、光ファイバ１０の先端面がモニタガラス８と平
行になるように固定される。

【００３９】本例における光ファイバ１０は、投光系、
反射測光系から構成される。なお、これに限定されるも
のではなく、投光系、反射測光系及び透過測光系から構
成されるようにしてもよい。光ファイバ１０は、図示し
ない光源および真空槽外部分２０に設けられた図示しな
い検出装置から延長され、先端がモニタガラスの膜厚測
定部分１５の上部に導かれる。

【００４０】光ファイバ１０は、図示しない光源からの
光をモニタガラス８に照射し、モニタガラス８からの反
射光を受光してその反射光を図示しない検出装置に送る
役割を果たす。本例の光ファイバ１０としては、単純２
分割配列の光ファイバ束を用いるが、これに限定される
ものではなく、単純配列、ランダムミックス、ランダム
ミックス２分割配列および同軸配列など様々な光学系で
使用可能である。

【００４１】ここで、投光系とは、光源から真空内測光
部までの光ファイバの部分をいい、光源から導かれた光
がモニタガラス８に投光される。反射測光系とは、真空
内測光部の投光側から、真空内測光部の投光側から発せ
られモニタガラス８で反射した光を受光する受光部ま
で、及び当該受光部から検知手段までの光ファイバの部
分をいう。真空内測光部の投光側から発せられモニタガ
ラス８で反射された光を受光する。

【００４２】透過測光系とは、真空内測光部の投光側か
ら受光部まで、及び当該受光部から検知手段までの光フ
ァイバの部分をいう。前記受光部とは、真空内測光部の
投光側の反対側に位置し、真空内測光部の投光側から発
せられモニタガラス８を透過した光を受光する部分であ
る。

【００４３】図２、図５に示すように、モニタガラス８
の下面側の図面右側には、シャッタ１１がシャッタ回転
軸２３に軸支されて設けられる。シャッタ回転軸２３の
上端およびシャッタ駆動軸受２５には、それぞれスプロ
ケットホイールが配設され、この２つのスプロケットホ
イールには、チェーン２４が巻き付けられる。シャッタ
駆動軸受２５の動力が、このチェーン２４によりシャッ
タ回転軸２３に伝達されるように構成される。シャッタ
駆動軸受２５はシャフト２６に接続され、モニタシャッ
タ駆動軸２２を通して、図３に示す真空槽１外のロータ
リーアクチュエーター２１に接続される。シャッタ１１
は、このロータリーアクチュエーター２１で真空槽外か
ら開閉操作を行うことができるように構成される。な
お、シャッタ回転軸２３は、リンク機構により、図２の
左右方向に移動可能に構成してもよい。これにより、モ
ニタガラスの半径方向の複数のポイントで膜厚測定をす
ることができる。

【００４４】シャッタ１１はステンレス製の円形板状体
からなり、図４に示すように、その円周内側３箇所に孔
１１ａが設けられている。このシャッタ１１は、膜厚測
定時等、モニタガラス８上に薄膜材料を成膜する必要が
あるときには、その孔１１ａがモニタガラス８の測定部
分に重なるように静止でき、薄膜材料によりモニタガラ
ス８が汚染されないようにする必要があるときには板部
分がモニタガラス８の膜厚測定部分１５に重なるように
静止できるように構成される。

【００４５】本例のシャッタ１１は、図２に示すよう
に、モニタガラス８の下面より６ｍｍ下の位置に、モニ
タガラス８と平行になるようにシャッタ回転軸２３によ
り軸支される。なお、本例のシャッタ１１は円形板状体
からなるが、これに限定されるものではなく、長方形、
楕円、多角形等の板状体で構成しても良い。

【００４６】以下、本例の動作について説明する。図１
に示す真空槽１内で真空蒸着を行う場合には、まず真空
槽１内を所定の真空度まで排気する。所定の真空度に達
したら、基板ホルダ３に載置された基板への真空蒸着を
行う。真空蒸着は、図示しない電子銃から電子線が発せ
られ、電子線が図示しない磁界の効果により光学薄膜材
料２の成膜粒子束発生部位に達してこれを加熱し、これ
により発生した成膜粒子束が基板上に達することにより
行われる。

【００４７】多層膜を基板上に積層させる際には、本例
に係る膜厚測定装置を用いて、以下のように膜厚を測定
する。真空蒸着を開始する前には、シャッタ１１は、板
部分がモニタガラス８の膜厚測定部分１５に重なるよう
に静止させておく。基板上に第一の蒸着材料を成膜する
ときには、図３に示す真空槽１外のロータリーアクチュ
エーター２１を操作して、図２に示すように、シャッタ
１１を、孔１１ａ部分がモニタガラス８の膜厚測定部分
１５に重なるように静止させる。

【００４８】真空蒸着を開始すると、基板ホルダ３に載
置された基板のそれぞれの上に第一の蒸着材料が成膜さ
れると同時に、図４の８Ａに示す位置に配置されたモニ
タガラス８の下面の露出部分に第一の蒸着材料が成膜さ
れる。光ファイバ１０は、モニタガラス８の露出部分に
投光すると共にモニタガラス８からの反射光を受光す
る。その反射光を受けた図示しない検出装置によって、
モニタガラス上の薄膜が所定の厚みに達したかが監視さ
れる。

【００４９】検出装置で、モニタガラス８上の薄膜が、
所定の厚みに達したことが確認されると、第一の蒸着材
料の蒸着を終了する。その後、真空槽１外のロータリー
アクチュエーター２１を操作して、シャッタ１１を、板
部分がモニタガラス８の膜厚測定部分１５に重なるよう
に静止させる。モニタガラス８の回転を駆動するステッ
ピングモータ１９を作動させ、歯車１７を介してモニタ
ガラス回動軸１３を回転させる。それまでマスク９によ
り遮蔽されていた部分を、光ファイバ１０の下方の位置
に移動させ、シャッタ１１を、孔１１ａ部分がモニタガ
ラス８の膜厚測定部分１５に重なるように静止させる。

【００５０】第二の蒸着材料の蒸着を開始する。基板ホ
ルダ３に載置されたそれぞれの基板の上に、第二の蒸着
材料が積層される。それと同時に、図２の光ファイバ１
０の下方に配置された、モニタガラス８の蒸着材料が付
着していない新しい部分に第二の蒸着材料が成膜され
る。検出装置で、モニタガラス８上の薄膜が、所定の厚
みに達したことが確認されると、基板上の薄膜が所定の
厚みに達したとして、第二の蒸着材料の蒸着を終了す
る。その後、第三、第四の蒸着材料の蒸着を行う場合に
は、同様の操作を繰り返す。

【００５１】所定回までの膜厚測定を行う場合には、上
記と同様の操作を繰り返すが、所定回以降の膜厚測定を
行う場合には、モニタガラス８は回転させず、ステッピ
ングモータ１６を駆動させてモニタ円板６を回転させ
る。この操作により、第１回から所定回までの膜厚測定
で８Ａの位置に配置されていたモニタガラス８は、８Ｂ
の位置に移動する。その後、さらに所定回測定を行う際
には、モニタ円板６を回転させ、これにより、それまで
８Ａの位置に配置されていたモニタガラス８は８Ｂの位
置に移動する。その後、蒸着材料の蒸着は、上記の場合
と同様の操作により繰り返す。

【００５２】（実施例２）図６は、本発明に係る薄膜測
定装置の他の実施例を示す図である。本例の薄膜測定装
置は、図６に示す光ファイバ１０が内設されるファイバ
ケース２７およびシャッタ１１およびシャッタ回転軸２
３が、図示しないリンク機構により、図６に示す位置よ
りも図面Ａ方向に移動可能に構成される。

【００５３】すなわち、本例の光ファイバ１０の先端は
モニタガラス８のＡＢ方向にスライドすることができる
ように構成される。マスク９には、図６に示す外周側膜
厚測定部分１５Ｏに対応する位置に孔が設けられるとと
もに、外周側膜厚測定部分１５Ｏよりも図面左側の内周
側膜厚測定部分１５Ｉに孔が設けられる。

【００５４】また、本例のモニタガラス８およびマスク
９の径は、ファイバケース２７が内周側で測定する位置
と外周側で測定する位置との間でＡＢ方向に移動するた
めに、充分な大きさの径として構成される。本例の他の
構成は実施例１の構成と同様である。

【００５５】以下、本例の動作について説明する。実施
例１の場合と同様に、真空槽１内を所定の真空度まで排
気し、基板ホルダ３に載置された基板への真空蒸着を行
う。

【００５６】真空蒸着を開始する前には、シャッタ１１
は、板部分がモニタガラス８の外周側膜厚測定部分１５
Ｏおよび内周側膜厚測定部分１５Ｉに重なるように静止
されている。基板上に第一の蒸着材料を成膜するときに
は、真空槽１外のロータリーアクチュエーター２を操作
して、シャッタ１１を、孔１１ａ部分がモニタガラス８
の外周側膜厚測定部分１５Ｏに重なるように静止させ
る。このとき、内周側膜厚測定部分１５Ｉには、シャッ
タ１１の板部分が重なっている。

【００５７】真空蒸着を開始すると、基板ホルダ３に載
置された基板のそれぞれの上に第一の蒸着材料が成膜さ
れると同時に、図の８Ａに示す位置に配置されたモニタ
ガラス８の下面の露出部分に第一の蒸着材料が成膜され
る。

【００５８】検出装置で、モニタガラス８上の薄膜が、
所定の厚みに達したことを確認すると、第一の蒸着材料
の蒸着を終了する。その後、真空槽１外のロータリーア
クチュエーター２１を操作してシャッタ１１を、板部分
がモニタガラス８の外周側膜厚測定部分１５Ｏおよび内
周側膜厚測定部分１５Ｉに重なるように静止させる。モ
ニタガラス８の回動を駆動するステッピングモータ１９
を作動させ、モニタガラス回動軸１３を回転させる。そ
れまでマスク９により遮蔽されていた部分を光ファイバ
１０の下方の位置に移動させ、シャッタ１１を、孔１１
ａ部分がモニタガラス８の外周側膜厚測定部分１５Ｏに
重なるように静止させる。モニタガラス８の蒸着材料が
付着していない新しい部分に第二の蒸着材料を積層させ
て膜厚の測定を行う。

【００５９】その後、第三、第四の蒸着材料の蒸着を行
う場合には同様の操作が繰り返される。上記と同様の操
作を繰り返して、所定回までの膜厚測定を行った後、図
示しないリンク機構を作動させ、ファイバケース２７お
よびシャッタ１１、シャッタ回転軸２３を図６の図面左
側の内周側膜厚測定部分１５Ｉの上部に移動させる。そ
の後、モニタガラス８の内周側の面を用いて、外周側の
面を用いた場合と同様に膜厚測定を行う。

【００６０】モニタガラス８の内周側の面を用いて何回
か膜厚測定を行った後、実施例１の場合と同様にステッ
ピングモータ１６の駆動によりモニタ円板６を回転させ
る。それまでの膜厚測定で８Ａの位置に配置されていた
モニタガラス８は８Ｂの位置に移動する。この一連の操
作を繰り返して、複数回膜厚測定を行う。

【００６１】なお、ここでは、モニタガラス８の外周側
で膜厚測定をした後、内周側で膜厚測定を行ってからモ
ニタ円板６を回転させる場合について述べたが、外周側
で膜厚測定をした後、モニタ円板６を回転させ、何回か
この操作を繰り返した後にファイバケース２７およびシ
ャッタ１１の位置を内周側膜厚測定部分１５Ｉの上部に
移動させても良く、モニタ円板６の回転とファイバケー
ス２７等の移動とはどのような順番でそれぞれ何回行っ
ても良い。

【００６２】このように、ファイバケース２７およびシ
ャッタ１１をモニタガラス８Ａの半径に対して移動可能
に構成することにより、モニタガラス８の外周側と内周
側で膜厚測定を行うことができるので、モニタガラス８
上のモニタ箇所をより多数にすることができ、モニタガ
ラス８を交換せずに膜厚を測定できる回数を増やすこと
ができる。なお、本例の膜厚測定装置では、モニタガラ
ス８の内周側と外周側で測定可能にして、半径に対して
モニタ箇所が２列になるよう構成しているが、これに限
定されるものではなく、半径に対してモニタ箇所が３列
以上になるように構成してもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明の薄膜測定装置および薄膜測定方
法では、モニタ基板とモニタ基板を部分的に遮蔽するマ
スクだけでなく、複数のモニタ基板を支持するモニタ基
板保持手段を備えるので、モニタ箇所を従来のモニタガ
ラスよりも大幅に多数にすることができ、モニタガラス
を交換することなく膜厚測定を多数回行うことができ
る。

【００６４】また、本発明の薄膜測定装置および薄膜測
定方法によれば、真空状態を保ったままモニタ箇所を多
数回変更することができ、連続式薄膜形成装置に適した
膜厚測定装置および薄膜測定方法を提供することができ
る。さらに、本発明の薄膜測定装置および薄膜測定方法
によれば、真空状態を保ったままモニタ箇所を多数回変
更することができるので、複数の蒸着材料を積層して多
層膜を形成する場合に適した膜厚測定装置および薄膜測
定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る薄膜測定装置を取り付
けた真空蒸着装置を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係る薄膜測定装置の真空槽
外部分を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施例に係る薄膜測定装置の真空槽
内部分を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例に係る薄膜測定装置のモニタ
部分を示す説明図である。

【図５】本発明の一実施例に係る薄膜測定装置のモニタ
部分を示す説明図である。

【図６】本発明の他の実施例に係る薄膜測定装置のモニ
タ部分を示す説明図である。

【図７】膜厚測定装置の従来例の構成を示す説明図であ
る。

【図８】膜厚測定装置の従来例を示す説明図である。

【図９】膜厚測定装置の従来例を示す説明図である。

【図１０】膜厚測定装置の他の従来例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ 膜厚測定装置 １ 真空槽 ２ 光学薄膜材料 ３ 基板ホルダ ４ モニタ装置真空槽内部分 ５ 槽内モニタカバー ６ モニタ円板 ７ モニタシールド ８ モニタガラス ９ マスク １０ 光ファイバ １１ シャッタ １１ａ 孔 １２ モニタ円板主軸 １３ モニタガラス回動軸 １４ モニタガラス駆動軸 １５ 膜厚測定部分 １６ ステッピングモータ １７ 転移歯車 １８ 転移歯車 １９ ステッピングモータ ２０ モニタ装置真空槽外部分 ２１ ロータリーアクチュエーター ２２ モニタシャッタ駆動軸 ２３ シャッタ回転軸 ２４ リンク ２５ シャッタ駆動軸受 ２６ シャフト ２７ ファイバケース ２８ 取付部材 ２９ 上壁 ５１ 投光部 ５２ 投光側ミラー ５３ 投光部焦点レンズ ５４ モニタガラス ５５ 受光側ミラー ５６ ハーフミラー ５７ 受光部レンズ ５８ 受光部 ６１ 真空蒸着装置 ６２ ドーム ６３ 基板 ６４ マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高坂 佳弘 東京都品川区南大井３丁目２番６号 株式 会社シンクロン内 Ｆターム(参考） 2F065 AA30 BB01 CC31 DD00 JJ01 LL02 PP13 UU04 4K029 DA10 EA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モニタ基板に成膜された光学薄膜の膜厚
   を測定する膜厚測定装置であって、該膜厚測定装置は、
   複数のモニタ基板を備えるモニタ基板保持手段と、該モ
   ニタ基板保持手段を部分的に遮蔽するモニタシールド
   と、前記モニタ基板を部分的に遮蔽するマスクと、前記
   モニタ基板に測定光を投光する投光手段と、前記モニタ
   基板の反射光又は透過光を受光する受光手段と、前記投
   光手段及び前記受光手段に接続され前記投光手段及び前
   記受光手段との間で光の授受を行う制御装置と、を備
   え、前記モニタ基板保持手段には、該モニタ基板保持手
   段を可動可能にするモニタ基板保持手段駆動手段が設け
   られ、前記モニタ基板には、該モニタ基板を前記モニタ
   基板保持手段に対して可動可能とするモニタ基板駆動手
   段が設けられることを特徴とする膜厚測定装置。
2. 【請求項２】 前記投光手段および前記受光手段の少な
   くとも一つが光ファイバからなることを特徴とする請求
   項１記載の膜厚測定装置。
3. 【請求項３】 前記モニタ基板保持手段は、前記モニタ
   基板と垂直な方向を軸として、回動可能であることを特
   徴とする請求項１または２記載の膜厚測定装置。
4. 【請求項４】 前記モニタ基板は、該モニタ基板と垂直
   な方向を軸として、前記モニタ基板保持手段に対して、
   回動可能であることを特徴とする請求項１乃至３いずれ
   か記載の膜厚測定装置。
5. 【請求項５】 モニタ基板に成膜された光学薄膜の膜厚
   を測定する膜厚測定方法であって、真空槽内に配置され
   た任意のモニタ基板の表面の任意の部分に測定光を投光
   し、前記任意のモニタ基板からの反射光を受光して光学
   薄膜の膜厚測定を行う第１工程と、前記任意のモニタ基
   板を、複数のモニタ基板を備えるモニタ基板保持手段に
   対して可動させる第２工程と、前記モニタ基板保持手段
   を可動させる第３工程と、を備えることを特徴とする膜
   厚測定方法。