JP2970020B2 - Method of forming coating thin film - Google Patents
Method of forming coating thin filmInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子デバイスや光デバ
イス等のデバイスやさらには種々の材料の端面や表面に
コーティングを施す場合において、コーティングされた
薄膜の最適膜厚を決定するコーティング薄膜の形成方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating thin film for determining the optimum thickness of a coated thin film when coating an end face or a surface of a device such as an electronic device or an optical device or various materials. It relates to a forming method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のコーティング薄膜の形成
方法としては、主として次の２つの方法が用いられてい
た。第１に、予め、ダミーのサンプルを用いてコーティ
ング時間とコーティング膜厚との相対関係を調べておく
方法である。つまり、この相対関係から所望の膜厚を得
るのに必要な時間を割り出し、この時間に従ったコーテ
ィング処理を行うことによって、所望の膜厚のコーティ
ング薄膜を得る方法である。第２に、水晶振動子等をセ
ンサとする膜厚計を用いる方法である。つまり、コーテ
ィング装置内の所定位置に予めセンサを取り付けてお
く。そして、膜厚計に予め入力したコーティング物質の
屈折率の仮定値および取り付けたセンサからの検出値に
基づき、膜厚計においてコーティング薄膜の膜厚が測定
される。この測定値が所望の値に達した時にコーティン
グ処理を終え、所望の膜厚のコーティング薄膜を得る方
法である。2. Description of the Related Art Conventionally, the following two methods have been mainly used as a method of forming this kind of coating thin film. First, there is a method in which the relative relationship between the coating time and the coating film thickness is checked in advance using a dummy sample. That is, a time required to obtain a desired film thickness is determined from the relative relationship, and a coating process is performed according to the time to obtain a coating thin film having a desired film thickness. Second, there is a method using a film thickness gauge using a quartz oscillator or the like as a sensor. That is, a sensor is attached to a predetermined position in the coating apparatus in advance. Then, the film thickness of the coating thin film is measured by the film thickness meter based on the assumed value of the refractive index of the coating substance previously input to the film thickness meter and the detection value from the attached sensor. When the measured value reaches a desired value, the coating process is completed to obtain a coating thin film having a desired film thickness.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の各方法には次のような課題が有った。つまり、コー
ティング時間とコーティング膜厚との相対関係を予め調
べておく第１の方法においては、コーティング装置のそ
の時その時の動作状態のわずかな違いによりコーティン
グ膜の堆積速度に微妙な差が生じる。このため、コーテ
ィング時間とコーティング膜厚との相対関係に基づい
て、一定時間のコーティング処理を同じように施して
も、形成される膜厚は常に一定なものにはならなかっ
た。However, each of the above-mentioned conventional methods has the following problems. That is, in the first method in which the relative relationship between the coating time and the coating film thickness is checked in advance, a slight difference in the operating state of the coating apparatus at that time causes a slight difference in the deposition rate of the coating film. For this reason, even if the coating process is performed for a fixed time in the same manner based on the relative relationship between the coating time and the coating film thickness, the formed film thickness is not always constant.
【０００４】また、水晶振動子等をセンサとする膜厚計
を用いる第２の方法においては、膜厚計に予め入力する
コーティング物質の屈折率の仮定値とそれの実際の値と
のずれにより、膜厚計の値と実際のコーティング薄膜の
膜厚との間には無視できない程度の誤差が生じていた。
また、コーティング装置内での被コーティング物質に対
するセンサの取り付け位置の相違によっても、無視でき
ない程度の誤差が生じていた。In the second method using a film thickness meter using a quartz oscillator or the like as a sensor, a difference between an assumed value of the refractive index of the coating material previously input to the film thickness meter and its actual value is calculated. In addition, a non-negligible error occurred between the value of the thickness gauge and the actual thickness of the coating thin film.
In addition, a non-negligible error has occurred due to a difference in the mounting position of the sensor with respect to the substance to be coated in the coating apparatus.
【０００５】従って、上記従来のいずれの方法によって
も精度良くコーティング薄膜の膜厚を制御することが出
来ず、ある程度の誤差を許してコーティング薄膜を形成
しているのが実情であった。Therefore, the thickness of the coating thin film cannot be accurately controlled by any of the above-mentioned conventional methods, and the actual situation is that the coating thin film is formed with a certain degree of error.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、コーティング中のコ
ーティング薄膜にある特定波長の単色光を照射し、この
反射光の光強度を測定し、この強度変化に基づいて、上
記単色光についての反射率が所定値となるようにコーテ
ィング中のコーティング薄膜の膜厚を決定するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and irradiates a coating thin film in a coating with monochromatic light of a specific wavelength and measures the light intensity of the reflected light. Then, based on the change in intensity, the thickness of the coating thin film in the coating is determined so that the reflectance for the monochromatic light becomes a predetermined value.
【０００７】[0007]
【作用】コーティング薄膜の膜厚は、ダミーサンプルに
よる条件出しを行ったり膜厚計を用いたりするような間
接的な方法ではなく、被コーティング物体に形成された
コーティング薄膜からの反射光によって直接的に測定さ
れる。The thickness of the coating thin film is determined directly by the reflected light from the coating thin film formed on the object to be coated, not by an indirect method such as setting conditions using a dummy sample or using a thickness gauge. Is measured.
【０００８】[0008]
【実施例】図１は本発明の一実施例によるコーティング
薄膜の形成方法に使用される測定装置のシステム構成図
である。被コーティング物体１の端面に最適な膜厚を有
するコーティング薄膜を形成する方法について以下に詳
述する。ここで、最適な膜厚とは、ある特定波長λ0の
光に対して無反射になる膜厚のことをいうものとする。FIG. 1 is a system configuration diagram of a measuring apparatus used in a method of forming a coating thin film according to one embodiment of the present invention. A method for forming a coating thin film having an optimum thickness on the end face of the object to be coated 1 will be described in detail below. Here, the optimal film thickness refers to a film thickness that is non-reflective to light having a specific wavelength λ 0 .
【０００９】まず、白色光源２から出射された白色光Ａ
がモノクロメータ３に入射される。モノクロメータ３に
おいて上記の特定波長λ0 の成分を持つ光のみが選択さ
れ、選択された波長λ0 の光成分Ｂは出射口から出力さ
れる。この光成分Ｂは、同期検波用のチョッパ回路４お
よび集光用レンズ５ａ，５ｂを経た後、ビーム取り入れ
窓６ａからコーティング装置６内に取り込まれる。取り
込まれた光成分Ｂは、集光用レンズ５ａ，ｂにより、被
コーティング物体１のコーティング端面１ａの端部にほ
ぼ垂直に入射される。このコーティング端面１ａへの入
射により生じた反射光Ｃはホトダイオード７へ反射さ
れ、このホトダイオード７において光電変換が行われ
る。光信号から変換された電流信号は電流取り出し口６
ｂから外部に取り出され、抵抗体８によってさらに電圧
信号に変換される。この電圧信号は入力端子９ａを介し
てロックインアンプ９に取り込まれる。また、このロッ
クインアンプ９にはチョッパ回路４から同期信号Ｄが入
力されている。ロックインアンプ９はこの同期信号Ｄに
基づいて反射光Ｃの同期検波を行う。同期検波された反
射光Ｃはロックインアンプ９から電気信号Ｅとして出力
され、ｘ−ｔレコーダ１０に与えられる。このｘ−ｔレ
コーダ１０において、反射光Ｃのコーティング時間に対
する強度変化が測定される。First, the white light A emitted from the white light source 2
Is incident on the monochromator 3. In the monochromator 3, only the light having the component of the specific wavelength λ 0 is selected, and the light component B of the selected wavelength λ 0 is output from the exit. The light component B passes through the chopper circuit 4 for synchronous detection and the condenser lenses 5a and 5b, and is then taken into the coating device 6 from the beam taking-in window 6a. The captured light component B is incident on the coating end surface 1a of the object 1 to be coated almost perpendicularly by the condenser lenses 5a and 5b. The reflected light C generated by the incidence on the coating end face 1a is reflected by the photodiode 7, and photoelectric conversion is performed in the photodiode 7. The current signal converted from the optical signal is supplied to the current outlet 6
b to the outside, and further converted into a voltage signal by the resistor 8. This voltage signal is taken into the lock-in amplifier 9 via the input terminal 9a. The lock-in amplifier 9 receives a synchronization signal D from the chopper circuit 4. The lock-in amplifier 9 performs synchronous detection of the reflected light C based on the synchronization signal D. The synchronously detected reflected light C is output from the lock-in amplifier 9 as an electric signal E and supplied to the xt recorder 10. In the xt recorder 10, a change in intensity of the reflected light C with respect to the coating time is measured.
【００１０】このような測定装置によってコーティング
端面１ａに特定波長λ0 の光Ｂを照射しつつ、この端面
１ａにコーティング物質Ｆを照射する。本実施例ではコ
ーティングとして無反射コーティングを考えているた
め、コーティング物質Ｆの材料には屈折率が（ｎ1 ）
1/2 に近い材料を選択する。ここで、ｎ1 は被コーティ
ング物体１の屈折率である。そして、反射光Ｃの強度変
化をｘ−ｔレコーダ１０において観測する。例えば、こ
の観測結果が図２のような特性曲線であった場合を考え
る。同図の横軸は時間ｔ，縦軸は反射光Ｃの光強度ｘ
（ホトダイオード７の出力電圧）を示している。同図に
示されるように、反射光Ｃの強度はコーティングの開始
と同時に低下し始め、時刻ｔ1 において極小値を取る。
すなわち、このポイントで反射光強度ｘは最小になる。
従って、時刻ｔ1 になった時にコーティング端面１ａへ
のコーティング物質Ｆの照射を止めることにより、特定
波長λ0 の光に対してほぼ無反射になる最適な膜厚を持
つコーティング薄膜１１を形成することが出来る。[0010] While the coating end face 1a is irradiated with the light B having the specific wavelength λ 0 by such a measuring apparatus, the coating face F is irradiated on the end face 1a. In this embodiment, since a non-reflective coating is considered as the coating, the material of the coating substance F has a refractive index of (n 1 ).
Select a material close to 1/2 . Here, n 1 is the refractive index of the object 1 to be coated. Then, a change in the intensity of the reflected light C is observed in the xt recorder 10. For example, consider the case where this observation result is a characteristic curve as shown in FIG. The horizontal axis in the figure is time t, and the vertical axis is the light intensity x of the reflected light C.
(Output voltage of the photodiode 7). As shown in the figure, the intensity of the reflected light C begins to decrease at the same time as the start of the coating, it takes a minimum value at time t 1.
That is, the reflected light intensity x becomes minimum at this point.
Therefore, by stopping the irradiation of the coating material F in the coating end surface 1a when it becomes time t 1, to form a coating film 11 having an optimal film thickness becomes substantially non-reflective for light of a particular wavelength lambda 0 I can do it.
【００１１】なお、上記実施例の説明ではコーティング
薄膜を無反射コーティング膜として説明したが、コーテ
ィングをしない場合の反射率と同じ反射率を持つコーテ
ィング薄膜を形成することも可能である。この場合に
は、図２の特性曲線で反射強度が最大になる点、すなわ
ち、極大値を取る時刻ｔ2 においてコーティング端面１
ａへのコーティング物質Ｆの照射を止めれば良い。反射
強度が最大になる点はコーティング薄膜が形成されてい
ない時刻ｔ0 における反射率とほぼ同じになるからであ
る。In the above embodiment, the coating thin film is described as a non-reflective coating film. However, it is also possible to form a coating thin film having the same reflectance as that when no coating is performed. In this case, the point to the maximum reflection intensity is the characteristic curve of FIG. 2, i.e., the coating edge at time t 2 which takes a maximum value 1
Irradiation of the coating substance F onto the substrate a may be stopped. That the reflection intensity is maximum is because approximately the same as the reflectance at the time t 0 when the coating film is not formed.
【００１２】また、その他、２種類以上のコーティング
薄膜を多層に形成して高反射率の薄膜を形成する場合に
も、上記実施例と同様な方法によって最適な膜厚を持つ
コーティング薄膜を形成することが可能である。すなわ
ち、コーティング端面にコーティングを行いながら、同
時に時々刻々と変動する反射光強度をリアルタイムにモ
ニタし、反射光強度が最適なポイントに達した時点でコ
ーティングを中止することにより最適な膜厚を決定する
ことが出来る。従って、理想的な反射率を持つコーティ
ング薄膜を形成することが可能である。In addition, when a thin film having a high reflectance is formed by forming two or more kinds of coating thin films in multiple layers, a coating thin film having an optimum thickness is formed by the same method as in the above embodiment. It is possible. That is, while coating the coating end face, the reflected light intensity that fluctuates every moment at the same time is monitored in real time, and when the reflected light intensity reaches the optimum point, the coating is stopped to determine the optimum film thickness. I can do it. Therefore, it is possible to form a coating thin film having an ideal reflectance.
【００１３】また、上記実施例の説明ではコーティング
端面１ａにほぼ垂直に単色光を入射し、この反射光をホ
トダイオード７で検出した場合について説明したが、次
のような方法であっても良い。つまり、図３に示すよう
に、被コーティング物体２１に形成されつつあるコーテ
ィング薄膜２１ａに対し、適当な入射角度をもってある
波長を持つ単色光ａを照射する。そして、この反射光ｂ
を光パワーメータ２２で測定する方法である。この反射
光ｂの測定は光パワーメータ２２でなくても光強度を測
定できるものであれば何でも良い。この反射光強度はコ
ーティング薄膜２１ａの膜厚の変化に従って時々刻々と
変化するため、反射光強度の変動曲線がある特定ポイン
ト、例えば、極大点や極小点に達した時点でコーティン
グ処理を終了することにより、ほぼ最適な膜厚を有する
コーティング薄膜が形成される。ただし、反射光強度の
変動曲線がどのポイントに達した時が最適な膜厚になる
かは、予め、薄膜理論に基づいて計算等を行って見当を
つけておく必要がある。In the above embodiment, the case where monochromatic light is incident almost perpendicularly on the coating end face 1a and the reflected light is detected by the photodiode 7 has been described. However, the following method may be used. That is, as shown in FIG. 3, the coating thin film 21a being formed on the object to be coated 21 is irradiated with monochromatic light a having an appropriate incident angle and a certain wavelength. And this reflected light b
Is measured by the optical power meter 22. The measurement of the reflected light b is not limited to the optical power meter 22 but may be any as long as the light intensity can be measured. Since the reflected light intensity changes every moment according to the change in the film thickness of the coating thin film 21a, the coating process should be terminated when a variation curve of the reflected light intensity reaches a certain point, for example, a maximum point or a minimum point. Thereby, a coating thin film having an almost optimum film thickness is formed. However, it is necessary to estimate in advance which point the variation curve of the reflected light intensity reaches when the optimum film thickness is obtained by performing calculations or the like based on the thin film theory.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ーティング薄膜の膜厚は、ダミーサンプルによる条件出
しを行ったり膜厚計を用いたりするような間接的な方法
ではなく、被コーティング物体に形成されたコーティン
グ薄膜からの反射光によって直接的に測定される。従っ
て、従来のコーティング薄膜の形成方法に比較して極め
て高い精度で膜厚を決定することが可能になり、理想的
な膜厚を有するコーティング薄膜を形成することが可能
になる。As described above, according to the present invention, the thickness of the coating thin film is determined not by an indirect method such as setting conditions using a dummy sample or using a film thickness meter, but by an object to be coated. It is directly measured by the reflected light from the coating thin film formed on the substrate. Therefore, it is possible to determine the film thickness with extremely high accuracy compared to the conventional method of forming a coating thin film, and it is possible to form a coating thin film having an ideal film thickness.
【図１】本発明の一実施例によるコーティング薄膜の形
成方法に使用される測定装置を示すシステム構成図であ
る。FIG. 1 is a system configuration diagram showing a measuring apparatus used in a method of forming a coating thin film according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示された測定装置において観測された光
反射強度の変動曲線の一例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of a variation curve of light reflection intensity observed in the measuring device shown in FIG.
【図３】本発明の他の例によるコーティング薄膜の形成
方法を説明するための図である。FIG. 3 is a view illustrating a method of forming a coating thin film according to another example of the present invention.
１…被コーティング物体 ２…白色光源 ３…モノクロメータ ４…チョッパ回路 ５ａ，５ｂ…集光用レンズ ６…コーティング装置 ６ａ…ビーム取り入れ窓 ６ｂ…電流取りだし口 ７…ホトダイオード ８…抵抗体 ９…ロックインアンプ １０…ｘ−ｔレコーダ １１…コーティング薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coating object 2 ... White light source 3 ... Monochromator 4 ... Chopper circuit 5a, 5b ... Condensing lens 6 ... Coating device 6a ... Beam taking-in window 6b ... Current taking-out port 7 ... Photodiode 8 ... Resistor 9 ... Lock-in Amplifier 10 xt recorder 11 coating thin film
Claims (1)
る特定波長の単色光を照射し、この反射光の光強度を測
定し、この強度変化に基づいて、前記単色光についての
反射率が所定値となるようにコーティング中のコーティ
ング薄膜の膜厚を決定するコーティング薄膜の形成方
法。1. A coating thin film in a coating is irradiated with monochromatic light of a specific wavelength, the light intensity of the reflected light is measured, and based on the intensity change, the reflectance of the monochromatic light becomes a predetermined value. The method of forming a coating thin film determines the thickness of the coating thin film during coating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6670991A JP2970020B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Method of forming coating thin film |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP6670991A JP2970020B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Method of forming coating thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04302156A JPH04302156A (en) | 1992-10-26 |
| JP2970020B2 true JP2970020B2 (en) | 1999-11-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
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- 1991-03-29 JP JP6670991A patent/JP2970020B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04302156A (en) | 1992-10-26 |
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