JP3084862B2 - 光学式膜厚モニター - Google Patents
光学式膜厚モニターInfo
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- JP3084862B2 JP3084862B2 JP03327296A JP32729691A JP3084862B2 JP 3084862 B2 JP3084862 B2 JP 3084862B2 JP 03327296 A JP03327296 A JP 03327296A JP 32729691 A JP32729691 A JP 32729691A JP 3084862 B2 JP3084862 B2 JP 3084862B2
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- Japan
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- light
- film thickness
- monitor
- optical fiber
- optical
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸着装置やスパッタリ
ング装置などの薄膜成膜装置の膜厚制御装置として有効
な光学式膜厚モニターに関する。
ング装置などの薄膜成膜装置の膜厚制御装置として有効
な光学式膜厚モニターに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、眼鏡レンズの無反射コーティン
グ、照明ランプのコールドミラーなどに代表される、誘
電体多層膜を利用した光学薄膜部品を作成する成膜装置
には、単色測光法や２色測光法の光学式膜厚モニターが
膜厚制御装置として使用されている。
グ、照明ランプのコールドミラーなどに代表される、誘
電体多層膜を利用した光学薄膜部品を作成する成膜装置
には、単色測光法や２色測光法の光学式膜厚モニターが
膜厚制御装置として使用されている。
【０００３】以下に従来の光学式膜厚モニターの構成を
図面を参照しながら説明する。図３に一般的な光学式膜
厚モニターの構成を示す。図に示すように投光部２１か
らの白色光をミラー２２によって反射し、蒸着装置の窓
２３を通過した後、モニター基板２４がセットされてい
る面に導く。モニター基板２４からの反射光はミラー２
５によって反射し、光を２分するハーフミラー２６へ入
射し、２つの受光部２７，２８へ導かれる。
図面を参照しながら説明する。図３に一般的な光学式膜
厚モニターの構成を示す。図に示すように投光部２１か
らの白色光をミラー２２によって反射し、蒸着装置の窓
２３を通過した後、モニター基板２４がセットされてい
る面に導く。モニター基板２４からの反射光はミラー２
５によって反射し、光を２分するハーフミラー２６へ入
射し、２つの受光部２７，２８へ導かれる。
【０００４】単色測光法では、上記の構成においてモニ
ター基板２４上に蒸発源３１から蒸発粒子が飛来し成膜
が進むと、膜厚制御波長λ1において図４に示すように
光学式膜厚に対してモニター基板上の反射率が変化す
る。膜厚制御はこの反射率がある値になった場合３４、
あるいは反射率曲線が極値になった時点３５で成膜を止
めることで行なう。
ター基板２４上に蒸発源３１から蒸発粒子が飛来し成膜
が進むと、膜厚制御波長λ1において図４に示すように
光学式膜厚に対してモニター基板上の反射率が変化す
る。膜厚制御はこの反射率がある値になった場合３４、
あるいは反射率曲線が極値になった時点３５で成膜を止
めることで行なう。
【０００５】モニター基板２４上に光学的膜厚ｎd（ｎ
は屈折率、ｄは幾何学的膜厚）が中心波長λ0に対して
ｎd＝ｍλ0／４（ｍ＝１，２，３−−−）なる薄膜の分
光反射率を、波長の逆数である波数に対してプロットし
た分光スペクトルを図５に示す。図から明らかなように
１／λ0を中心にして対象な分光スペクトルを示す。し
たがって中心波長λ0の両側に等しい波数間隔にある２
つの波長λ1，λ2の光に対する反射率の差は、０とな
る。この原理を利用した成膜管理方法を２色測光法とよ
んでいる。したがって受光部２７，２８の前にλ1，λ2
に相当する干渉フィルター２９，３０を配置して膜厚管
理を行なう。
は屈折率、ｄは幾何学的膜厚）が中心波長λ0に対して
ｎd＝ｍλ0／４（ｍ＝１，２，３−−−）なる薄膜の分
光反射率を、波長の逆数である波数に対してプロットし
た分光スペクトルを図５に示す。図から明らかなように
１／λ0を中心にして対象な分光スペクトルを示す。し
たがって中心波長λ0の両側に等しい波数間隔にある２
つの波長λ1，λ2の光に対する反射率の差は、０とな
る。この原理を利用した成膜管理方法を２色測光法とよ
んでいる。したがって受光部２７，２８の前にλ1，λ2
に相当する干渉フィルター２９，３０を配置して膜厚管
理を行なう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の単色式測光法では複数のモニター基板を必要とす
る。モニター基板上の成膜の付着係数は基板第一層とな
る場合と、すでに成膜されている膜上へ成膜する場合の
付着係数は異なる。そのため、複数のモニター基板を使
用する場合、ドーム３２上の実基板３３への誤差が発生
することになる。２色測光法では１枚の基板で膜厚制御
が可能であるが、λ2，λ1の干渉フィルターが必要で、
あらゆる成膜プロセスに対応させるためには多数の干渉
フィルターが必要となる。さらにどちらの測光法におい
ても、各層成膜完了時の分光特性が再現できているかを
確認することはできない。
来の単色式測光法では複数のモニター基板を必要とす
る。モニター基板上の成膜の付着係数は基板第一層とな
る場合と、すでに成膜されている膜上へ成膜する場合の
付着係数は異なる。そのため、複数のモニター基板を使
用する場合、ドーム３２上の実基板３３への誤差が発生
することになる。２色測光法では１枚の基板で膜厚制御
が可能であるが、λ2，λ1の干渉フィルターが必要で、
あらゆる成膜プロセスに対応させるためには多数の干渉
フィルターが必要となる。さらにどちらの測光法におい
ても、各層成膜完了時の分光特性が再現できているかを
確認することはできない。
【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、各バ
ッチ間毎に単層毎の膜厚管理、各層毎の分光スペクトル
を非破壊で連続的にモニターすることができる光学式膜
厚モニターを提供することを目的とするものである。
ッチ間毎に単層毎の膜厚管理、各層毎の分光スペクトル
を非破壊で連続的にモニターすることができる光学式膜
厚モニターを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、受光器としてフォトダイオードアレイを用
い、各波長における成膜過程での反射率変化を同時にモ
ニターすることが可能である。１枚の基板で膜厚制御を
行なう２色測光法にて膜厚管理を行ない、各層の成膜完
了時にフォトダイオードアレイがカバーする波長範囲内
で分光スペクトル測定を非破壊連続的に測定が可能であ
る。測定に必要な光路を確保するには、真空槽と外気を
光ファイバーで結び、外気側は光導入部分と検知器部分
からなる。これら２つの光ファイバーを真空槽内のモニ
ター基板上で１束にまとめた構成とする。検知器への光
導入部分への光ファイバー面をフォトダイオードアレイ
受光面へ平行になるように配置する。光ファイバーを介
してのリーク量は排気量に対し無視できる量になるまで
ファイバーの加工を行なう。
するために、受光器としてフォトダイオードアレイを用
い、各波長における成膜過程での反射率変化を同時にモ
ニターすることが可能である。１枚の基板で膜厚制御を
行なう２色測光法にて膜厚管理を行ない、各層の成膜完
了時にフォトダイオードアレイがカバーする波長範囲内
で分光スペクトル測定を非破壊連続的に測定が可能であ
る。測定に必要な光路を確保するには、真空槽と外気を
光ファイバーで結び、外気側は光導入部分と検知器部分
からなる。これら２つの光ファイバーを真空槽内のモニ
ター基板上で１束にまとめた構成とする。検知器への光
導入部分への光ファイバー面をフォトダイオードアレイ
受光面へ平行になるように配置する。光ファイバーを介
してのリーク量は排気量に対し無視できる量になるまで
ファイバーの加工を行なう。
【０００９】
【作用】本発明は、上記の構成により、光源からの光を
光ファイバーでモニター基板上へ導き、そこからの反射
光を検知器部光ファイバーによってフォトダイオードア
レイへ導くことにより、フォトダイオードの素子数だ
け、同時に各波長に関する反射率変化量をモニターする
ことができ、中心波長λ0での単色測光法、２色測光法
のλ1，λ2測光、各成膜途中の分光スペクトルの非破壊
連続的モニターを行なうことができる。
光ファイバーでモニター基板上へ導き、そこからの反射
光を検知器部光ファイバーによってフォトダイオードア
レイへ導くことにより、フォトダイオードの素子数だ
け、同時に各波長に関する反射率変化量をモニターする
ことができ、中心波長λ0での単色測光法、２色測光法
のλ1，λ2測光、各成膜途中の分光スペクトルの非破壊
連続的モニターを行なうことができる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の一実施例の光学式膜厚モニタ
ーを図面を参照しながら説明する。図１に本実施例の蒸
着装置の構成を、図２にフォトダイオードアレイの構成
を示す。
ーを図面を参照しながら説明する。図１に本実施例の蒸
着装置の構成を、図２にフォトダイオードアレイの構成
を示す。
【００１１】本実施例では、図１，図２に示す装置を用
いてファブリペロータイプのバンドパスフィルターを成
膜した。光ファイバー３は、光源からの入射光１１をモ
ニター基板４上へ導く光導入部分ファイバー５とモニタ
ー基板上からの反射光をフォトダイオードアレイ１へ導
く、検知器導入部分ファイバー６とこれら２つの光ファ
イバーを１つにまとめた、光ファイバー先端部７から構
成される。真空槽８と外気９の遮断は、光ファイバー３
を通過させ、溶接された真空フランジ１０を用いること
で行なう。入射光１１と反射光１２を同一の光ファイバ
ー先端部７で得るためには、光ファイバー先端部７の先
端面１３はモニター基板４と平行に配置されなければな
らない。モニター基板４からの反射光は光ファイバー７
から検知器導入部分ファイバー６、フォトダイオードア
レイ１で受光される。各波長域での出力はパーソナルコ
ンピュータ２で処理される。ファブリペローバンドパス
フィルターの膜構成を （Ｈ*Ｌ）3*２Ｈ*（Ｌ*Ｈ）3 とする。ここでＨはＴa2Ｏ5，ＬはＳiＯ2とし、それぞ
れ光学的膜厚をλ0／４とする。第１層目の膜厚制御は
単色測光法にて行ない、この時のλ2を４６０ｎｍとす
ると反射率が同じになるλ1を６８０ｎｍとして成膜を
進めた。λ1，λ2の選定は光量変化が大きく、屈折率分
散の影響が無視できる波長範囲内で設定することが望ま
しい。フォトダイオードアレイ１によって各波長の光量
変化が測定できるので各層成膜完了時において、その分
光スペクトルを確認しながら成膜プロセスを進めること
ができる。各成膜段階での波数に対する分光スペクトル
の変化を図６に示す。
いてファブリペロータイプのバンドパスフィルターを成
膜した。光ファイバー３は、光源からの入射光１１をモ
ニター基板４上へ導く光導入部分ファイバー５とモニタ
ー基板上からの反射光をフォトダイオードアレイ１へ導
く、検知器導入部分ファイバー６とこれら２つの光ファ
イバーを１つにまとめた、光ファイバー先端部７から構
成される。真空槽８と外気９の遮断は、光ファイバー３
を通過させ、溶接された真空フランジ１０を用いること
で行なう。入射光１１と反射光１２を同一の光ファイバ
ー先端部７で得るためには、光ファイバー先端部７の先
端面１３はモニター基板４と平行に配置されなければな
らない。モニター基板４からの反射光は光ファイバー７
から検知器導入部分ファイバー６、フォトダイオードア
レイ１で受光される。各波長域での出力はパーソナルコ
ンピュータ２で処理される。ファブリペローバンドパス
フィルターの膜構成を （Ｈ*Ｌ）3*２Ｈ*（Ｌ*Ｈ）3 とする。ここでＨはＴa2Ｏ5，ＬはＳiＯ2とし、それぞ
れ光学的膜厚をλ0／４とする。第１層目の膜厚制御は
単色測光法にて行ない、この時のλ2を４６０ｎｍとす
ると反射率が同じになるλ1を６８０ｎｍとして成膜を
進めた。λ1，λ2の選定は光量変化が大きく、屈折率分
散の影響が無視できる波長範囲内で設定することが望ま
しい。フォトダイオードアレイ１によって各波長の光量
変化が測定できるので各層成膜完了時において、その分
光スペクトルを確認しながら成膜プロセスを進めること
ができる。各成膜段階での波数に対する分光スペクトル
の変化を図６に示す。
【００１２】このように本実施例の光学モニターによれ
ば、モニター基板４への入射光１１、反射光１２を同一
の光ファイバー先端部７で確保し、フォトダイオードア
レイの素子数分を同時に各波長に関する反射率変化量と
してモニターすることができ、中心波長λ0での単色測
光法、２色測光法のλ1，λ2測光、各成膜途中の分光ス
ペクトルの非破壊で連続的なモニターを可能にすること
ができる。
ば、モニター基板４への入射光１１、反射光１２を同一
の光ファイバー先端部７で確保し、フォトダイオードア
レイの素子数分を同時に各波長に関する反射率変化量と
してモニターすることができ、中心波長λ0での単色測
光法、２色測光法のλ1，λ2測光、各成膜途中の分光ス
ペクトルの非破壊で連続的なモニターを可能にすること
ができる。
【００１３】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明によれば、モニター基板への入射光、反射光
を同一の光ファイバー先端部で確保し、フォトダイオー
ドの素子数だけ同時に各波長に関する反射率変化量をモ
ニターすることができ、中心波長λ0での単色測光法、
２色測光法のλ2，λ1測光、各成膜途中の分光スペクト
ルの非破壊連続モニターが可能となる。
に、本発明によれば、モニター基板への入射光、反射光
を同一の光ファイバー先端部で確保し、フォトダイオー
ドの素子数だけ同時に各波長に関する反射率変化量をモ
ニターすることができ、中心波長λ0での単色測光法、
２色測光法のλ2，λ1測光、各成膜途中の分光スペクト
ルの非破壊連続モニターが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の光学式膜厚モニターを装備
した製膜装置の構成を示す図
した製膜装置の構成を示す図
【図２】同光学式膜厚モニターの要部拡大斜視図
【図３】従来の光学式膜厚モニターを装備した製膜装置
の構成を示す図
の構成を示す図
【図４】同単色測定法による反射光量と膜厚の関係を示
す図
す図
【図５】同波数と分光反射率の関係を示す図
【図６】同各成膜段階での波数と反射率の関係を示す図
１ フォトダイオードアレイ ２ パーソナルコンピュータ ３ 光ファイバー ４ モニター基板 ５ 光導入部分ファイバー ６ 検知器導入部分ファイバー ７ 光ファイバー先端面 ８ 真空槽 ９ 外気 １０ 真空フランジ １１ 入射光 １２ 反射光 １３ 光ファイバー先端面
Claims (1)
- 【請求項１】真空槽と、前記真空槽と外気を遮断する真
空フランジと、前記真空フランジに挿入された光ファイ
バーと、前記光ファイバーを介して前記真空槽中に設け
られたモニター基板に光を導入する光源と、前記真空槽
害に設けられたフォトダイオードアレイ受光器とを備
え、前記光ファイバーは、前記光源からの光をモニター
基板に導く光導入部分ファイバーと、モニター基板から
の反射光を前記フォトダイオードアレイ受光器に導く受
光器導入部分ファイバーと、前記光導入部分ファイバー
と前記受光器導入部分ファイバーを一つにまとめた光フ
ァイバー先端部を有しており、前記光ファイバー先端部
の先端面をモニター基板に平行に配置する光学式膜厚モ
ニターであって、単色測光法、２色測光を行うことによ
り、各成膜段階での分光スペクトルを測定する光学式膜
厚モニター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03327296A JP3084862B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 光学式膜厚モニター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03327296A JP3084862B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 光学式膜厚モニター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164518A JPH05164518A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3084862B2 true JP3084862B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=18197549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03327296A Expired - Fee Related JP3084862B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 光学式膜厚モニター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084862B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4547489B2 (ja) * | 2003-05-01 | 2010-09-22 | 株式会社昭和真空 | 膜厚計測装置搭載の光学薄膜形成用装置及び光学薄膜の成膜方法 |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP03327296A patent/JP3084862B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05164518A (ja) | 1993-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |