JP3865303B2 - 光学式膜厚監視方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射防止膜や干渉フィルター等の光学薄膜を作成する成膜装置に用いられる光学式膜厚監視方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、顕微鏡等の光学機器に用いられる光学素子には、目的に応じて反射防止膜や干渉フィルタのような光学薄膜が設けられている。これらの光学薄膜は１層のみからなるものもあれば、１００層を超えるものまで様々であるが、所望の光学特性を得るためには、各層の膜厚を正確に制御することが重要である。こうした膜の作成には真空蒸着法やスパッタリング法が用いられるが、上述したように膜厚を制御するために何らかの手段で膜厚を監視するのが一般的である。
【０００３】
膜厚を監視する方法としては、特公平６−８９４５０号公報に記載されたものが知られている。これによれば、回転可能なホルダーに設けられた複数のモニタ基板の内、１個を成膜される領域に配置して真空蒸着法により薄膜を形成し、薄膜が形成されたモニタ基板を透過する光量の変化を測定することによって、製品に形成される薄膜の膜厚を監視するものである。この方法では、膜厚とともに成膜速度を同時に監視するため、製品に薄膜を１層形成するごとにホルダーを回転させて、別のモニタ基板を成膜される領域に配置するようにしている。
【０００４】
また、特開平５−１０６０４０号公報には、１枚のモニタ基板に複数の監視位置を設け、モニタ基板を回転させて監視位置を代えることにより、実サンプル基板に形成される薄膜の各層ごとの膜厚を監視することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学薄膜の屈折率は成膜される材料によって決定されるが、必ずしも一義的には定まらず、成膜時の各種パラメータ、例えば蒸着速度や基板温度によって変化することが知られている。これは、パラメータにより、形成される薄膜の密度や酸化度などが変化するためである。
【０００６】
そのため、蒸着速度や基板温度は成膜の間、一定に保つのが常であり、このことは従来からも行われている。しかし、従来技術のように複数のモニタ基板を用いた場合、各モニタ基板から被成膜基板を加熱するためのヒータ等の加熱手段までの距離が異なるため、各モニタ基板の温度が同一にはならない。従って、特定のモニタ基板によって膜厚を正確に監視できたとしても、温度の異なる別のモニタ基板で膜厚を監視した場合には、被成膜基板に形成される薄膜の膜厚を正確に監視することができない。すなわち、モニタ基板に温度差がある状況で膜厚を監視しても、膜厚の精度は出ないということになる。この不具合は、１枚のモニタ基板に複数の監視位置を設ける場合も全く同様に起こるものである。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、モニタ基板の温度を均一にすることにより、高精度な膜厚の監視および制御が可能な光学式膜厚監視方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明の光学式膜厚監視方法は、基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、全てのモニタ基板の温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板を成膜位置に位置させることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、全てのモニタ基板の温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板を成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前にモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
【００１０】
請求項２の発明の光学式膜厚監視方法は、基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、モニタ基板の全ての監視エリアの温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板における所定の領域を成膜位置に位置させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、モニタ基板の全ての監視エリアの温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板における所定の領域を成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前にモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
【００１２】
請求項３の発明の光学式膜厚監視装置は、基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視装置において、光学薄膜の光学的膜厚を監視するためのモニタ基板を保持する保持部材と、被成膜基板及び前記モニタ基板を加熱する加熱手段と、前記モニタ基板を連続的または間欠的に公転または自転させる回転手段とを具備しており、前記加熱手段は前記保持部材の一部を覆うように設けられており、光学薄膜を前記被成膜基板に成膜する以前に、前記加熱手段とともに前記回転手段を作動させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、光学薄膜の光学的膜厚を監視するためのモニタ基板を保持する保持部材と、被成膜基板及び前記モニタ基板を加熱する加熱手段と、前記モニタ基板を連続的または間欠的に公転または自転させる回転手段とを具備しており、前記加熱手段は前記保持部材の一部を覆うように設けられており、光学薄膜を前記被成膜基板に成膜する以前に、前記加熱手段とともに前記回転手段を作動させるものであるから、モニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能な光学式膜厚監視装置を提供できる。
また、請求項４の発明によれば、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を加熱し、前記複数のモニタ基板の加熱時に、前記複数のモニタ基板の各々が成膜位置を複数回通過するように、前記複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、その後前記モニタ基板を前記成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に複数のモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
さらに、請求項５の発明によれば、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を加熱し、前記単一のモニタ基板の加熱時に、前記単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、その後前記単一のモニタ基板における一部の領域を前記成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に単一のモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の光学式膜厚監視方法および装置の実施の形態について説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における光学式膜厚監視装置を備えた真空蒸着装置の正面からの断面図であり、図２は複数のモニタ基板を保持する保持プレート３３の上面図である。
【００１６】
真空蒸着装置は、成膜装置と光学式膜厚監視装置とから大きく構成されている。成膜装置は、図示しない排気手段により内部を高真空にすることができるチャンバー１と、チャンバー１の内部に配置された種々の装置からなっている。
【００１７】
チャンバー１内部の上部には、ドーム４２が配置されており、ドーム４２の中心と肩に当たる位置には、それそれ開口４２Ａおよび開口４２Ｂが穿設されている。ドーム４２の中心位置には、開口４２Ａと同心にリング状のギア７が固定されており、チャンバー１の外部に設けられた回転モータ４および回転軸５、ギア６を介して回転可能に支持されている。開口４２Ｂは、被成膜基板であるガラス基板３１をセットした基板ホルダー３２を挿入するためのものである。また、チャンバー１の上部コーナーにはガラス基板３１を加熱するための加熱手段としてのヒータ３が設けられている。
【００１８】
チャンバー１内部の下方には、成膜材料１３を加熱するための電子銃１５が配置され、その上部には開閉可能なシャッタ１７が配置されている。また、これらと左右対称な位置に、成膜材料１４を加熱するための電子銃１６と開閉可能なシャッタ１８が配置されている。
【００１９】
光学式膜厚監視装置は、複数のモニタ基板を個別に収容するモニタケース２、複数のモニタケース２を保持する保持プレート３３（図２参照）、モニタ基板に成膜された膜厚を測定する膜厚監視計１９および保持プレート３３を上下または回転させる駆動機構から構成されている。
【００２０】
モニタ基板２１は図３に示すように、モニタケース２の外枠２０Ａの内部に落とし込まれ、外枠２０Ａに挿入される中枠２０Ｂによって押し付けられた状態で収容される。モニタ基板２２〜３０も同様にしてそれぞれ別のモニタケース２に収容される。
【００２１】
保持プレート３３は円盤形状となっており、その同心円上に等間隔に１０個の開口が設けられている。それぞれの開口は、モニタ基板２１〜３０を収容したモニタケース２を保持可能になっている。
【００２２】
保持プレート３３の中心に設けられた回転軸３８は、チャンバー１の上面を貫通して外部に突出している。回転軸３８には、回転ギア３９とその上部にセンサプレート４０が同軸に固定されている。回転ギア３９は、チャンバー１の上面に固定されたモータ３５の駆動ギア３６に螺合しており、モータ３５の駆動により回転ギア３９が回転し、回転軸３８を介して保持プレート３３が回転するようになっている。
【００２３】
膜厚監視計１９はチャンバー１の外部上面中央部に設置されており、直下に位置するモニタ基板に成膜された膜厚を、反射率の変化から光学的に測定するものである。
【００２４】
センサプレート４０は昇降シリンダ３４の昇降軸３７に回転可能に支持されている。センサプレート４０にはモニタ基板２１〜３０に対応したそれぞれの位置に孔が開口されており、この孔をセンサ支持板４４に固定されたフォトセンサ４１が光学的に読み取るようになっている。
【００２５】
ドーム４２の上部には、保持プレート３３に対向して略同径の円盤状の遮蔽板４３が設置されており、遮蔽板４３には開口４２Ａに当たる位置に、モニタケース２が通過することのできる開口４３Ａが設けられている。
【００２６】
次に、この実施の形態による膜厚監視方法について説明する。被成膜基板であるガラス基板３１を、成膜面が下向きになるように基板ホルダー３２にセットする。チャンバー１を開放し、ドーム４２の開口４２Ｂに基板ホルダー３２を挿入する。次に、モニタ基板２１〜３０をセットした１０個のモニタケース２を、モニタ基板２１〜３０が下側になるように保持プレート３３に挿入する。このときにおいては、保持プレート３３は昇降シリンダ３４の駆動により、図４に示す上昇位置にある。
【００２７】
次に、チャンバー１を密閉し、図示しない排気手段によりチャンバー１内の排気を開始するとともに、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する。同時に、モータ４を駆動してドーム４２を回転数３ｒｐｍで定速回転させるとともに、モータ３５を駆動して保持プレート３３を回転数３ｒｐｍで定速回転させる。
【００２８】
図８は、加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板の温度変化を示すが、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、モニタ基板２１、２３、２５、２７、２９の温度は、さらに２０分経過後（加熱開始後４０分）に、いずれも２７０℃±２．５℃で安定する。チャンバー１内の真空度が２．６×１０−３Ｐａ以上になり、すべてのモニタ基板の温度が均一安定化した時点で成膜の準備を開始する。
【００２９】
フォトセンサ４１がモニタ基板２１に対応するセンサプレート４０の孔を検知したときに、モータ３５の駆動を中止して保持プレート３３の回転を停止させる。このとき、モニタ基板２１を収容したモニタケース２が遮蔽板４３の開口４３Ａの直上に位置する。
【００３０】
昇降シリンダ３４を駆動して保持プレート３３を下降させると、モニタ基板２１を収容したモニタケース２のみが、遮蔽板４３の開口４３Ａおよびギア７の中心孔を通過する。この通過により、モニタ基板２１がドーム４２の開口４２Ａ上の成膜位置に位置する。一方、モニタ基板２２〜３０を収容した他の９個のモニタケース２は、遮蔽板４３上に留まる。
【００３１】
成膜の開始に先立って、モータ４を駆動してドーム４２の回転速度を３ｒｐｍから１５ｒｐｍに上昇させる。電子銃１６の電流値を上昇させて成膜材料１４を加熱し、シャッタ１８を開放してガラス基板３１およびモニタ基板２１に対し成膜材料１４の成膜を行う。この成膜では、膜厚監視計１９によりモニタ基板２１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達した時点で、シャッタ１８を閉じるとともに電子銃１６の電流値を下げる。
【００３２】
次に、電子銃１５の電流値を上昇させて成膜材料１３を加熱し、シャッタ１７を開放してガラス基板３１およびモニタ基板２１に成膜材料１３の成膜を行う。膜厚監視計１９によりモニタ基板２１上の膜厚を判定し、所定の膜厚に達したとき、シャッタ１７を閉じるとともに電子銃１５の電流値を下げる。
【００３３】
以下同様にして、成膜材料１４，１３を交互にガラス基板３１およびモニタ基板２１に成膜する。適当な層数を成膜したところで、モニタ基板２１をモニタ基板２２に交換し、成膜を続行し目標とする多層膜を得る。
【００３４】
このような実施の形態によれば、成膜作業開始前にすでに複数のモニタ基板の温度が均一で且つ安定化しているため、モニタ基板を交換しても膜厚監視の精度が低下することがなく、その結果、ガラス基板に成膜された膜厚を極めて高精度に制御することが可能となる。なお、本実施の形態では１０個のモニタ基板を使用したが、モニタ基板の個数はこれに限ったものではない。
【００３５】
［比較例１］
この比較例では、実施の形態１の構成において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際、モニタ基板２１を監視位置に位置させたまま、保持プレート３３を回転させることなく成膜を行った。その他の作動は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板の温度変化を図９に示す。ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定するが、モニタ基板２１、２３、２５、２７、２９の温度は、さらに３０分経過した後（加熱開始後５０分）でも安定することなく、１８６℃〜２７０℃でばらついている。このような状況下で成膜を行っても、モニタ基板を交換すると正確な膜厚監視ができないため、ガラス基板に成膜された膜厚の精度は低いものになる。
【００３７】
［実施の形態２］
この実施の形態２の構成は実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
この実施の形態では、実施の形態１において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際に、保持プレート３３を３ｒｐｍで定速回転させる代わりに、間欠回転させている。具体的には、モータ３５を駆動して保持プレート３３をモニタ基板３個分回転させた後、その位置で２０秒保持し、またモニタ基板３個分回転させるという作動を繰り返す。
【００３９】
加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板の温度変化を図１０に示すが、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、モニタ基板２１、２３、２５、２７、２９の温度は、いずれもさらに１０分経過後（加熱開始後３０分）に２７０℃±２．５℃で安定している。
【００４０】
この実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、実施の形態１に比べ短時間でモニタ基板の温度が均一、且つ安定化するため、加熱開始から成膜作業開始までの時間を節約できる効果を有している。
［実施の形態３］
図５は実施の形態３の光学式膜厚監視装置を備えた真空蒸着装置の正面からの断面図であり、図６、図７はそれぞれモニタ基板を保持するモニタケースの断面図及び平面図である。
【００４１】
真空蒸着装置は、成膜装置と光学式膜厚監視装置とから大きく構成されている。成膜装置は、図示しない排気手段により内部を高真空にすることが可能なチャンバー１と、その内部に配置された種々の装置からなっている。
【００４２】
チャンバー１内部の上方には、ドーム４２が配置されており、ドーム４２の中心と肩に当たる位置には、それぞれ開口４２Ａと開口４２Ｂが穿設されている。ドーム４２の中心位置には開口４２Ａと同心にリング状のギア７が固定されており、ドーム４２はチャンバー１の外部に設けられた回転モータ４、回転軸５及びギア６を介して回転可能に支持されている。
【００４３】
開口４２Ｂは、被成膜基板であるガラス基板３１をセットした基板ホルダー３２を挿入するためのものである。また、チャンバー１の上部コーナーにはガラス基板３１を加熱するための加熱手段としてのヒータ３が設けられている。
【００４４】
チャンバー１内部の下方には、成膜材料１３を加熱するための電子銃１５が配置され、その上部には開閉可能なシャッタ１７が配置されている。また、これらと左右対称な位置には、成膜材料１４を加熱するための電子銃１６と開閉可能なシャッタ１８とが配置されている。
【００４５】
光学式膜厚監視装置は、モニタ基板６９を収容するモニタケース６１、モニタ基板６９に成膜された膜厚を測定する膜厚監視計１９およびモニタケース６１を回転させる駆動機構から構成されている。
【００４６】
モニタケース６１は、直径（φ）５０ｍｍのモニタ基板６９と、モニタ基板６９を収容し外周部がギア６５Ａとなっているケース６５と、ボルトによりモニタ基板６９をケース６５に固定するためのリング形状の押え蓋６８とを有している。モニタ基板６９には、図７に示すように同心円上に等間隔に６箇所の監視エリア５１〜５６が設定されている。この監視エリア５１〜５６は直径（φ）１０ｍｍとなっている。
【００４７】
チャンバー１の外部に設けられた支持板７０に固定されたモータ６２の駆動軸６３は、チャンバー１の上面を貫通し、その貫通端に固定された駆動ギア６４がモニタケース６１の外周のギア６５Ａと係合している。従って、モータ６２の駆動により駆動軸６３、駆動ギア６４を介してモニタケース６１が回転するようになっている。
【００４８】
膜厚監視計１９はチャンバー１の外部上面の中央部に設置されており、直下に位置するモニタ基板６９の監視エリア５１〜５６に成膜された膜厚を、反射率の変化から光学的に測定する。
【００４９】
駆動軸６３にはセンサプレート６７が同軸に固定されている。センサプレート６７にはモニタ基板６９の監視エリア５１〜５６に対応したそれぞれの位置に孔が開口しており、この孔を支持板７０に固定されたフォトセンサ６６が光学的に読み取るようになっている。
【００５０】
モニタケース６１の直下には、モニタ基板６９の監視エリア５１〜５６に対応した位置に直径（φ）１２ｍｍの孔５７を有するマスクカバー６０が固定されている。
【００５１】
この実施の形態における膜厚監視方法について説明すると、被成膜基板であるガラス基板３１を、成膜面が下向きになるように基板ホルダー３２にセットする。チャンバー１を開放し、ドーム４２の開口４２Ｂに基板ホルダー３２を挿入する。次に、ケース６５にモニタ基板６９をセットし、押え蓋６８を被せてボルトで固定する。
【００５２】
チャンバー１を密閉し、図示しない排気手段によりチャンバー１内の排気を開始するとともに、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する。同時に、モータ４を駆動してドーム４２を３ｒｐｍの回転数で定速回転させるとともに、モータ６２を駆動してモニタケース６１を３ｒｐｍの回転数で定速回転させる。
【００５３】
図１１は加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板６９の監視エリアの温度変化を示し、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、モニタ基板６９における監視エリア５１、５３、５５の温度は、さらに２５分経過後（加熱開始後４５分）に、いずれも２４０℃±１．５℃で安定する。実施の形態１に比べて温度の立ち上がりが遅く、安定時の温度が低いのは、ヒータ３からモニタ基板６９までの距離が実施の形態１よりも遠いことによる。チャンバー１内の真空度が２．６×１０−３ｐａ以上になり、すべての監視エリアの温度が均一且つ安定化した時点で成膜の準備を開始する。
【００５４】
フォトセンサ６６が監視エリア５１に対応するセンサプレート６７の孔を検知したときに、モータ６２の駆動を中止してモニタケース６１の回転を停止させる。このとき、モニタ基板６９の監視エリア５１がマスクカバー６０の孔５７の直上に位置するようになる。
【００５５】
成膜作業の開始に先立って、モータ４を駆動してドーム４２の回転速度を３ｒｐｍから１５ｒｐｍに上昇させる。電子銃１６の電流値を上昇させて成膜材料１４を加熱し、シャッタ１８を開放してガラス基板３１およびモニタ基板６９の監視エリア５１に成膜材料１４の成膜を行う。成膜に際しては、膜厚監視計１９により監視エリア５１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達した時点でシャッタ１８を閉じるとともに電子統１６の電流値を下げる。
【００５６】
次に、電子銃１５の電流値を上昇させて成膜材料１３を加熱し、シャッタ１７を開放してガラス基板３１および監視エリア５１に成膜材料１３の成膜を行う。この成膜に際しても、膜厚監視計１９により監視エリア５１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達したらシャッタ１７を閉じるとともに電子銃１５の電流値を下げる。以下同様にして、成膜材料１４，１３を交互にガラス基板３１および監視エリア５１に成膜する。
【００５７】
適当な層数成膜したところで、モータ６２を駆動して次の監視エリア５２をマスクカバー６０の孔５７の直上に位置させ、成膜を続行し目標とする多層膜を得る。
【００５８】
このような実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、モニタ基板が１枚で足りるため、成膜前の準備が容易であり、また装置全体の構成を簡略化することができる。なお、この実施の形態では６箇所の監視エリアを設定したが、監視エリアの数はこれに限ったものではない。
【００５９】
［比較例２］
比較例２では、実施の形態３の構成において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際、監視エリア５１を監視位置に位置させたまま、モニタケース６１を回転させることなく成膜を行った。その他の作動は実施の形態３と同様である。
【００６０】
図１２は加熱開始からのガラス基板３１および監視エリアの温度変化を示す。ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定するが、監視エリア５１、５３、５５の温度は、さらに４０分経過した後（加熱開始後６０分）でも安定せず、１９７℃〜２３４℃でばらついている。このような状況で成膜を行っても、モニタ基板を交換すると正確な膜厚監視ができないため、ガラス基板に成膜された膜厚の精度は低いものになる。
【００６１】
［実施の形態４］
実施の形態４の構成は実施の形態２と同様であり、詳細な説明は省略する。
この実施の形態４では、実施の形態２において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際に、モニタケース６１を３ｒｐｍで定速回転させる代わりに、間欠回転させている。具体的には、モータ６２を駆動してモニタケース６１を監視エリア５箇所分回転させた後、その位置で２０秒保持し、また監視エリア５箇所分回転させる作動を繰り返す。
【００６２】
図１３は、この実施の形態における加熱開始からのガラス基板３１および監視エリアの温度変化を示し、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、監視エリア５１、５３、５５の温度は、さらに１５分経過後（加熱開始後３５分）、いずれも２４０℃±１．５℃で安定している。
【００６３】
この実施の形態４よれば、実施の形態３と同様の効果を奏するとともに、実施の形態３に比べ短時間でモニタ基板の温度が均一且つ安定化するため、加熱開始から成膜作業開始までの時間を節約することが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のモニタ基板を連続的または間欠的に公転させることにより、モニタ基板の温度を均一にすることが可能になるため、高精度な膜厚の監視および制御が可能となる。また、本発明によれば、単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させることにより、モニタ基板の温度を均一にすることが可能となるため、高精度な膜厚の監視および制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる真空蒸着装置の正面からの断面図である。
【図２】図１の装置に用いる保持プレートの平面図である。
【図３】図１の装置に用いるモニタケースの断面図である。
【図４】保持プレートが上昇した状態を示す図１に対応した断面図である。
【図５】本発明に用いる別の真空蒸着装置の正面からの断面図である。
【図６】図５の装置に用いるモニタケースの断面図である。
【図７】図５の装置に用いるモニタケースの平面図である。
【図８】実施の形態１の温度上昇を示す特性図である。
【図９】比較例１の温度上昇を示す特性図である。
【図１０】実施の形態２の温度上昇を示す特性図である。
【図１１】実施の形態３の温度上昇を示す特性図である。
【図１２】比較例２の温度上昇を示す特性図である。
【図１３】実施の形態４の温度上昇を示す特性図である。
【符号の説明】
２ モニタケース
３ ヒータ
１３ １４ 成膜材料
２１ モニタ基板
３１ ガラス基板（被成膜基板）
３３ 保持プレート
４４ フォトセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射防止膜や干渉フィルター等の光学薄膜を作成する成膜装置に用いられる光学式膜厚監視方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、顕微鏡等の光学機器に用いられる光学素子には、目的に応じて反射防止膜や干渉フィルタのような光学薄膜が設けられている。これらの光学薄膜は１層のみからなるものもあれば、１００層を超えるものまで様々であるが、所望の光学特性を得るためには、各層の膜厚を正確に制御することが重要である。こうした膜の作成には真空蒸着法やスパッタリング法が用いられるが、上述したように膜厚を制御するために何らかの手段で膜厚を監視するのが一般的である。
【０００３】
膜厚を監視する方法としては、特公平６−８９４５０号公報に記載されたものが知られている。これによれば、回転可能なホルダーに設けられた複数のモニタ基板の内、１個を成膜される領域に配置して真空蒸着法により薄膜を形成し、薄膜が形成されたモニタ基板を透過する光量の変化を測定することによって、製品に形成される薄膜の膜厚を監視するものである。この方法では、膜厚とともに成膜速度を同時に監視するため、製品に薄膜を１層形成するごとにホルダーを回転させて、別のモニタ基板を成膜される領域に配置するようにしている。
【０００４】
また、特開平５−１０６０４０号公報には、１枚のモニタ基板に複数の監視位置を設け、モニタ基板を回転させて監視位置を代えることにより、実サンプル基板に形成される薄膜の各層ごとの膜厚を監視することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学薄膜の屈折率は成膜される材料によって決定されるが、必ずしも一義的には定まらず、成膜時の各種パラメータ、例えば蒸着速度や基板温度によって変化することが知られている。これは、パラメータにより、形成される薄膜の密度や酸化度などが変化するためである。
【０００６】
そのため、蒸着速度や基板温度は成膜の間、一定に保つのが常であり、このことは従来からも行われている。しかし、従来技術のように複数のモニタ基板を用いた場合、各モニタ基板から被成膜基板を加熱するためのヒータ等の加熱手段までの距離が異なるため、各モニタ基板の温度が同一にはならない。従って、特定のモニタ基板によって膜厚を正確に監視できたとしても、温度の異なる別のモニタ基板で膜厚を監視した場合には、被成膜基板に形成される薄膜の膜厚を正確に監視することができない。すなわち、モニタ基板に温度差がある状況で膜厚を監視しても、膜厚の精度は出ないということになる。この不具合は、１枚のモニタ基板に複数の監視位置を設ける場合も全く同様に起こるものである。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、モニタ基板の温度を均一にすることにより、高精度な膜厚の監視および制御が可能な光学式膜厚監視方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明の光学式膜厚監視方法は、基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、全てのモニタ基板の温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板を成膜位置に位置させることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、全てのモニタ基板の温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板を成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前にモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
【００１０】
請求項２の発明の光学式膜厚監視方法は、基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、モニタ基板の全ての監視エリアの温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板における所定の領域を成膜位置に位置させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、モニタ基板の全ての監視エリアの温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板における所定の領域を成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前にモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
【００１２】
請求項３の発明の光学式膜厚監視装置は、基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視装置において、光学薄膜の光学的膜厚を監視するためのモニタ基板を保持する保持部材と、被成膜基板及び前記モニタ基板を加熱する加熱手段と、前記モニタ基板を連続的または間欠的に公転または自転させる回転手段とを具備しており、前記加熱手段は前記保持部材の一部を覆うように設けられており、光学薄膜を前記被成膜基板に成膜する以前に、前記加熱手段とともに前記回転手段を作動させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、光学薄膜の光学的膜厚を監視するためのモニタ基板を保持する保持部材と、被成膜基板及び前記モニタ基板を加熱する加熱手段と、前記モニタ基板を連続的または間欠的に公転または自転させる回転手段とを具備しており、前記加熱手段は前記保持部材の一部を覆うように設けられており、光学薄膜を前記被成膜基板に成膜する以前に、前記加熱手段とともに前記回転手段を作動させるものであるから、モニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能な光学式膜厚監視装置を提供できる。
また、請求項４の発明によれば、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を加熱し、前記複数のモニタ基板の加熱時に、前記複数のモニタ基板の各々が成膜位置を複数回通過するように、前記複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、その後前記モニタ基板を前記成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に複数のモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
さらに、請求項５の発明によれば、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を加熱し、前記単一のモニタ基板の加熱時に、前記単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、その後前記単一のモニタ基板における一部の領域を前記成膜位置に位置させるものであるから、光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に単一のモニタ基板の温度を均一にすることができ、高精度な膜厚の監視、制御が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の光学式膜厚監視方法および装置の実施の形態について説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における光学式膜厚監視装置を備えた真空蒸着装置の正面からの断面図であり、図２は複数のモニタ基板を保持する保持プレート３３の上面図である。
【００１６】
真空蒸着装置は、成膜装置と光学式膜厚監視装置とから大きく構成されている。成膜装置は、図示しない排気手段により内部を高真空にすることができるチャンバー１と、チャンバー１の内部に配置された種々の装置からなっている。
【００１７】
チャンバー１内部の上部には、ドーム４２が配置されており、ドーム４２の中心と肩に当たる位置には、それそれ開口４２Ａおよび開口４２Ｂが穿設されている。ドーム４２の中心位置には、開口４２Ａと同心にリング状のギア７が固定されており、チャンバー１の外部に設けられた回転モータ４および回転軸５、ギア６を介して回転可能に支持されている。開口４２Ｂは、被成膜基板であるガラス基板３１をセットした基板ホルダー３２を挿入するためのものである。また、チャンバー１の上部コーナーにはガラス基板３１を加熱するための加熱手段としてのヒータ３が設けられている。
【００１８】
チャンバー１内部の下方には、成膜材料１３を加熱するための電子銃１５が配置され、その上部には開閉可能なシャッタ１７が配置されている。また、これらと左右対称な位置に、成膜材料１４を加熱するための電子銃１６と開閉可能なシャッタ１８が配置されている。
【００１９】
光学式膜厚監視装置は、複数のモニタ基板を個別に収容するモニタケース２、複数のモニタケース２を保持する保持プレート３３（図２参照）、モニタ基板に成膜された膜厚を測定する膜厚監視計１９および保持プレート３３を上下または回転させる駆動機構から構成されている。
【００２０】
モニタ基板２１は図３に示すように、モニタケース２の外枠２０Ａの内部に落とし込まれ、外枠２０Ａに挿入される中枠２０Ｂによって押し付けられた状態で収容される。モニタ基板２２〜３０も同様にしてそれぞれ別のモニタケース２に収容される。
【００２１】
保持プレート３３は円盤形状となっており、その同心円上に等間隔に１０個の開口が設けられている。それぞれの開口は、モニタ基板２１〜３０を収容したモニタケース２を保持可能になっている。
【００２２】
保持プレート３３の中心に設けられた回転軸３８は、チャンバー１の上面を貫通して外部に突出している。回転軸３８には、回転ギア３９とその上部にセンサプレート４０が同軸に固定されている。回転ギア３９は、チャンバー１の上面に固定されたモータ３５の駆動ギア３６に螺合しており、モータ３５の駆動により回転ギア３９が回転し、回転軸３８を介して保持プレート３３が回転するようになっている。
【００２３】
膜厚監視計１９はチャンバー１の外部上面中央部に設置されており、直下に位置するモニタ基板に成膜された膜厚を、反射率の変化から光学的に測定するものである。
【００２４】
センサプレート４０は昇降シリンダ３４の昇降軸３７に回転可能に支持されている。センサプレート４０にはモニタ基板２１〜３０に対応したそれぞれの位置に孔が開口されており、この孔をセンサ支持板４４に固定されたフォトセンサ４１が光学的に読み取るようになっている。
【００２５】
ドーム４２の上部には、保持プレート３３に対向して略同径の円盤状の遮蔽板４３が設置されており、遮蔽板４３には開口４２Ａに当たる位置に、モニタケース２が通過することのできる開口４３Ａが設けられている。
【００２６】
次に、この実施の形態による膜厚監視方法について説明する。被成膜基板であるガラス基板３１を、成膜面が下向きになるように基板ホルダー３２にセットする。チャンバー１を開放し、ドーム４２の開口４２Ｂに基板ホルダー３２を挿入する。次に、モニタ基板２１〜３０をセットした１０個のモニタケース２を、モニタ基板２１〜３０が下側になるように保持プレート３３に挿入する。このときにおいては、保持プレート３３は昇降シリンダ３４の駆動により、図４に示す上昇位置にある。
【００２７】
次に、チャンバー１を密閉し、図示しない排気手段によりチャンバー１内の排気を開始するとともに、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する。同時に、モータ４を駆動してドーム４２を回転数３ｒｐｍで定速回転させるとともに、モータ３５を駆動して保持プレート３３を回転数３ｒｐｍで定速回転させる。
【００２８】
図８は、加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板の温度変化を示すが、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、モニタ基板２１、２３、２５、２７、２９の温度は、さらに２０分経過後（加熱開始後４０分）に、いずれも２７０℃±２．５℃で安定する。チャンバー１内の真空度が２．６×１０−３Ｐａ以上になり、すべてのモニタ基板の温度が均一安定化した時点で成膜の準備を開始する。
【００２９】
フォトセンサ４１がモニタ基板２１に対応するセンサプレート４０の孔を検知したときに、モータ３５の駆動を中止して保持プレート３３の回転を停止させる。このとき、モニタ基板２１を収容したモニタケース２が遮蔽板４３の開口４３Ａの直上に位置する。
【００３０】
昇降シリンダ３４を駆動して保持プレート３３を下降させると、モニタ基板２１を収容したモニタケース２のみが、遮蔽板４３の開口４３Ａおよびギア７の中心孔を通過する。この通過により、モニタ基板２１がドーム４２の開口４２Ａ上の成膜位置に位置する。一方、モニタ基板２２〜３０を収容した他の９個のモニタケース２は、遮蔽板４３上に留まる。
【００３１】
成膜の開始に先立って、モータ４を駆動してドーム４２の回転速度を３ｒｐｍから１５ｒｐｍに上昇させる。電子銃１６の電流値を上昇させて成膜材料１４を加熱し、シャッタ１８を開放してガラス基板３１およびモニタ基板２１に対し成膜材料１４の成膜を行う。この成膜では、膜厚監視計１９によりモニタ基板２１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達した時点で、シャッタ１８を閉じるとともに電子銃１６の電流値を下げる。
【００３２】
次に、電子銃１５の電流値を上昇させて成膜材料１３を加熱し、シャッタ１７を開放してガラス基板３１およびモニタ基板２１に成膜材料１３の成膜を行う。膜厚監視計１９によりモニタ基板２１上の膜厚を判定し、所定の膜厚に達したとき、シャッタ１７を閉じるとともに電子銃１５の電流値を下げる。
【００３３】
以下同様にして、成膜材料１４，１３を交互にガラス基板３１およびモニタ基板２１に成膜する。適当な層数を成膜したところで、モニタ基板２１をモニタ基板２２に交換し、成膜を続行し目標とする多層膜を得る。
【００３４】
このような実施の形態によれば、成膜作業開始前にすでに複数のモニタ基板の温度が均一で且つ安定化しているため、モニタ基板を交換しても膜厚監視の精度が低下することがなく、その結果、ガラス基板に成膜された膜厚を極めて高精度に制御することが可能となる。なお、本実施の形態では１０個のモニタ基板を使用したが、モニタ基板の個数はこれに限ったものではない。
【００３５】
［比較例１］
この比較例では、実施の形態１の構成において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際、モニタ基板２１を監視位置に位置させたまま、保持プレート３３を回転させることなく成膜を行った。その他の作動は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板の温度変化を図９に示す。ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定するが、モニタ基板２１、２３、２５、２７、２９の温度は、さらに３０分経過した後（加熱開始後５０分）でも安定することなく、１８６℃〜２７０℃でばらついている。このような状況下で成膜を行っても、モニタ基板を交換すると正確な膜厚監視ができないため、ガラス基板に成膜された膜厚の精度は低いものになる。
【００３７】
［実施の形態２］
この実施の形態２の構成は実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
この実施の形態では、実施の形態１において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際に、保持プレート３３を３ｒｐｍで定速回転させる代わりに、間欠回転させている。具体的には、モータ３５を駆動して保持プレート３３をモニタ基板３個分回転させた後、その位置で２０秒保持し、またモニタ基板３個分回転させるという作動を繰り返す。
【００３９】
加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板の温度変化を図１０に示すが、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、モニタ基板２１、２３、２５、２７、２９の温度は、いずれもさらに１０分経過後（加熱開始後３０分）に２７０℃±２．５℃で安定している。
【００４０】
この実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、実施の形態１に比べ短時間でモニタ基板の温度が均一、且つ安定化するため、加熱開始から成膜作業開始までの時間を節約できる効果を有している。
［実施の形態３］
図５は実施の形態３の光学式膜厚監視装置を備えた真空蒸着装置の正面からの断面図であり、図６、図７はそれぞれモニタ基板を保持するモニタケースの断面図及び平面図である。
【００４１】
真空蒸着装置は、成膜装置と光学式膜厚監視装置とから大きく構成されている。成膜装置は、図示しない排気手段により内部を高真空にすることが可能なチャンバー１と、その内部に配置された種々の装置からなっている。
【００４２】
チャンバー１内部の上方には、ドーム４２が配置されており、ドーム４２の中心と肩に当たる位置には、それぞれ開口４２Ａと開口４２Ｂが穿設されている。ドーム４２の中心位置には開口４２Ａと同心にリング状のギア７が固定されており、ドーム４２はチャンバー１の外部に設けられた回転モータ４、回転軸５及びギア６を介して回転可能に支持されている。
【００４３】
開口４２Ｂは、被成膜基板であるガラス基板３１をセットした基板ホルダー３２を挿入するためのものである。また、チャンバー１の上部コーナーにはガラス基板３１を加熱するための加熱手段としてのヒータ３が設けられている。
【００４４】
チャンバー１内部の下方には、成膜材料１３を加熱するための電子銃１５が配置され、その上部には開閉可能なシャッタ１７が配置されている。また、これらと左右対称な位置には、成膜材料１４を加熱するための電子銃１６と開閉可能なシャッタ１８とが配置されている。
【００４５】
光学式膜厚監視装置は、モニタ基板６９を収容するモニタケース６１、モニタ基板６９に成膜された膜厚を測定する膜厚監視計１９およびモニタケース６１を回転させる駆動機構から構成されている。
【００４６】
モニタケース６１は、直径（φ）５０ｍｍのモニタ基板６９と、モニタ基板６９を収容し外周部がギア６５Ａとなっているケース６５と、ボルトによりモニタ基板６９をケース６５に固定するためのリング形状の押え蓋６８とを有している。モニタ基板６９には、図７に示すように同心円上に等間隔に６箇所の監視エリア５１〜５６が設定されている。この監視エリア５１〜５６は直径（φ）１０ｍｍとなっている。
【００４７】
チャンバー１の外部に設けられた支持板７０に固定されたモータ６２の駆動軸６３は、チャンバー１の上面を貫通し、その貫通端に固定された駆動ギア６４がモニタケース６１の外周のギア６５Ａと係合している。従って、モータ６２の駆動により駆動軸６３、駆動ギア６４を介してモニタケース６１が回転するようになっている。
【００４８】
膜厚監視計１９はチャンバー１の外部上面の中央部に設置されており、直下に位置するモニタ基板６９の監視エリア５１〜５６に成膜された膜厚を、反射率の変化から光学的に測定する。
【００４９】
駆動軸６３にはセンサプレート６７が同軸に固定されている。センサプレート６７にはモニタ基板６９の監視エリア５１〜５６に対応したそれぞれの位置に孔が開口しており、この孔を支持板７０に固定されたフォトセンサ６６が光学的に読み取るようになっている。
【００５０】
モニタケース６１の直下には、モニタ基板６９の監視エリア５１〜５６に対応した位置に直径（φ）１２ｍｍの孔５７を有するマスクカバー６０が固定されている。
【００５１】
この実施の形態における膜厚監視方法について説明すると、被成膜基板であるガラス基板３１を、成膜面が下向きになるように基板ホルダー３２にセットする。チャンバー１を開放し、ドーム４２の開口４２Ｂに基板ホルダー３２を挿入する。次に、ケース６５にモニタ基板６９をセットし、押え蓋６８を被せてボルトで固定する。
【００５２】
チャンバー１を密閉し、図示しない排気手段によりチャンバー１内の排気を開始するとともに、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する。同時に、モータ４を駆動してドーム４２を３ｒｐｍの回転数で定速回転させるとともに、モータ６２を駆動してモニタケース６１を３ｒｐｍの回転数で定速回転させる。
【００５３】
図１１は加熱開始からのガラス基板３１およびモニタ基板６９の監視エリアの温度変化を示し、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、モニタ基板６９における監視エリア５１、５３、５５の温度は、さらに２５分経過後（加熱開始後４５分）に、いずれも２４０℃±１．５℃で安定する。実施の形態１に比べて温度の立ち上がりが遅く、安定時の温度が低いのは、ヒータ３からモニタ基板６９までの距離が実施の形態１よりも遠いことによる。チャンバー１内の真空度が２．６×１０−３ｐａ以上になり、すべての監視エリアの温度が均一且つ安定化した時点で成膜の準備を開始する。
【００５４】
フォトセンサ６６が監視エリア５１に対応するセンサプレート６７の孔を検知したときに、モータ６２の駆動を中止してモニタケース６１の回転を停止させる。このとき、モニタ基板６９の監視エリア５１がマスクカバー６０の孔５７の直上に位置するようになる。
【００５５】
成膜作業の開始に先立って、モータ４を駆動してドーム４２の回転速度を３ｒｐｍから１５ｒｐｍに上昇させる。電子銃１６の電流値を上昇させて成膜材料１４を加熱し、シャッタ１８を開放してガラス基板３１およびモニタ基板６９の監視エリア５１に成膜材料１４の成膜を行う。成膜に際しては、膜厚監視計１９により監視エリア５１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達した時点でシャッタ１８を閉じるとともに電子統１６の電流値を下げる。
【００５６】
次に、電子銃１５の電流値を上昇させて成膜材料１３を加熱し、シャッタ１７を開放してガラス基板３１および監視エリア５１に成膜材料１３の成膜を行う。この成膜に際しても、膜厚監視計１９により監視エリア５１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達したらシャッタ１７を閉じるとともに電子銃１５の電流値を下げる。以下同様にして、成膜材料１４，１３を交互にガラス基板３１および監視エリア５１に成膜する。
【００５７】
適当な層数成膜したところで、モータ６２を駆動して次の監視エリア５２をマスクカバー６０の孔５７の直上に位置させ、成膜を続行し目標とする多層膜を得る。
【００５８】
このような実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、モニタ基板が１枚で足りるため、成膜前の準備が容易であり、また装置全体の構成を簡略化することができる。なお、この実施の形態では６箇所の監視エリアを設定したが、監視エリアの数はこれに限ったものではない。
【００５９】
［比較例２］
比較例２では、実施の形態３の構成において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際、監視エリア５１を監視位置に位置させたまま、モニタケース６１を回転させることなく成膜を行った。その他の作動は実施の形態３と同様である。
【００６０】
図１２は加熱開始からのガラス基板３１および監視エリアの温度変化を示す。ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定するが、監視エリア５１、５３、５５の温度は、さらに４０分経過した後（加熱開始後６０分）でも安定せず、１９７℃〜２３４℃でばらついている。このような状況で成膜を行っても、モニタ基板を交換すると正確な膜厚監視ができないため、ガラス基板に成膜された膜厚の精度は低いものになる。
【００６１】
［実施の形態４］
実施の形態４の構成は実施の形態２と同様であり、詳細な説明は省略する。
この実施の形態４では、実施の形態２において、ヒータ３を駆動させてガラス基板３１を２５０℃になるように加熱制御する際に、モニタケース６１を３ｒｐｍで定速回転させる代わりに、間欠回転させている。具体的には、モータ６２を駆動してモニタケース６１を監視エリア５箇所分回転させた後、その位置で２０秒保持し、また監視エリア５箇所分回転させる作動を繰り返す。
【００６２】
図１３は、この実施の形態における加熱開始からのガラス基板３１および監視エリアの温度変化を示し、ガラス基板３１の温度は加熱開始後２０分で安定し、監視エリア５１、５３、５５の温度は、さらに１５分経過後（加熱開始後３５分）、いずれも２４０℃±１．５℃で安定している。
【００６３】
この実施の形態４よれば、実施の形態３と同様の効果を奏するとともに、実施の形態３に比べ短時間でモニタ基板の温度が均一且つ安定化するため、加熱開始から成膜作業開始までの時間を節約することが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のモニタ基板を連続的または間欠的に公転させることにより、モニタ基板の温度を均一にすることが可能になるため、高精度な膜厚の監視および制御が可能となる。また、本発明によれば、単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させることにより、モニタ基板の温度を均一にすることが可能となるため、高精度な膜厚の監視および制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる真空蒸着装置の正面からの断面図である。
【図２】図１の装置に用いる保持プレートの平面図である。
【図３】図１の装置に用いるモニタケースの断面図である。
【図４】保持プレートが上昇した状態を示す図１に対応した断面図である。
【図５】本発明に用いる別の真空蒸着装置の正面からの断面図である。
【図６】図５の装置に用いるモニタケースの断面図である。
【図７】図５の装置に用いるモニタケースの平面図である。
【図８】実施の形態１の温度上昇を示す特性図である。
【図９】比較例１の温度上昇を示す特性図である。
【図１０】実施の形態２の温度上昇を示す特性図である。
【図１１】実施の形態３の温度上昇を示す特性図である。
【図１２】比較例２の温度上昇を示す特性図である。
【図１３】実施の形態４の温度上昇を示す特性図である。
【符号の説明】
２ モニタケース
３ ヒータ
１３ １４ 成膜材料
２１ モニタ基板
３１ ガラス基板（被成膜基板）
３３ 保持プレート
４４ フォトセンサ
Claims (5)
- 基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、
光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、全てのモニタ基板の温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板を成膜位置に位置させることを特徴とする光学式膜厚監視方法。 - 基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、
光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、モニタ基板の全ての監視エリアの温度が均一且つ安定した時点で回転を停止させ、前記モニタ基板における所定の領域を成膜位置に位置させることを特徴とする光学式膜厚監視方法。 - 基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視装置において、
光学薄膜の光学的膜厚を監視するためのモニタ基板を保持する保持部材と、
被成膜基板及び前記モニタ基板を加熱する加熱手段と、
前記モニタ基板を連続的または間欠的に公転または自転させる回転手段とを具備しており、
前記加熱手段は前記保持部材の一部を覆うように設けられており、
光学薄膜を前記被成膜基板に成膜する以前に、前記加熱手段とともに前記回転手段を作動させることを特徴とする光学式膜厚監視装置。 - 基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、
光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための複数のモニタ基板を加熱し、
前記複数のモニタ基板の加熱時に、前記複数のモニタ基板の各々が成膜位置を複数回通過するように、前記複数のモニタ基板を特定の軸の回りに連続的または間欠的に公転させ、
その後前記モニタ基板を前記成膜位置に位置させることを特徴とする光学式膜厚監視方法。 - 基板に形成される光学薄膜の光学的膜厚を監視する光学式膜厚監視方法において、
光学薄膜を被成膜基板に成膜する以前に、加熱手段により前記被成膜基板を加熱するとともに、光学的膜厚を監視するための単一のモニタ基板を加熱し、
前記単一のモニタ基板の加熱時に、前記単一のモニタ基板を連続的または間欠的に自転させ、
その後前記単一のモニタ基板における一部の領域を前記成膜位置に位置させることを特徴とする光学式膜厚監視方法。
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