JPH02206708A - 膜厚モニター装置 - Google Patents
膜厚モニター装置Info
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- JPH02206708A JPH02206708A JP2689889A JP2689889A JPH02206708A JP H02206708 A JPH02206708 A JP H02206708A JP 2689889 A JP2689889 A JP 2689889A JP 2689889 A JP2689889 A JP 2689889A JP H02206708 A JPH02206708 A JP H02206708A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 42
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は真空蒸着装置叉はスッパタリング装置などに備
え付けられる膜厚モニターに関するものである。
え付けられる膜厚モニターに関するものである。
従来の技術
従来の膜厚モニター装置としては、例えば特開昭５９−
１７１３９号公報に示されている。
１７１３９号公報に示されている。
第５図はこの従来の膜厚モニターのブロック図と光学系
を示すものであり、５１は単色の発光源、５２は光セン
サ−５３は光源５１からの光を略平行光にするレンズ、
５４は作成されつつある薄膜、５５は光源５１を駆動す
る直流電源、５６は光センサーの出力をモニターするペ
ンレコーダである。被測定面５４とレンズ５３の中心軸
は垂直になる様に設置し、光源５１と光センサ−５２は
レンズ５３からその焦点距離だけ離れた同一平面内に、
かつ、光源５１と光センサ−５２の各々の中心はレンズ
５３の中心軸に対して点対称になる様に設置する。
を示すものであり、５１は単色の発光源、５２は光セン
サ−５３は光源５１からの光を略平行光にするレンズ、
５４は作成されつつある薄膜、５５は光源５１を駆動す
る直流電源、５６は光センサーの出力をモニターするペ
ンレコーダである。被測定面５４とレンズ５３の中心軸
は垂直になる様に設置し、光源５１と光センサ−５２は
レンズ５３からその焦点距離だけ離れた同一平面内に、
かつ、光源５１と光センサ−５２の各々の中心はレンズ
５３の中心軸に対して点対称になる様に設置する。
以上の様に構成された従来の膜厚モニター装置において
は、光源５１からの光はレンズ５３によって略平行光に
なり薄膜５４に入射する。入射した光は、薄膜５４の表
面と裏面からやはり略平行光として、反射されレンズ５
３によって集光され光センサ−５２に入射する。
は、光源５１からの光はレンズ５３によって略平行光に
なり薄膜５４に入射する。入射した光は、薄膜５４の表
面と裏面からやはり略平行光として、反射されレンズ５
３によって集光され光センサ−５２に入射する。
薄膜５４の表面と裏面を反射した光は、それらの光路長
差により、互いに干渉し合う。したがって、膜厚が増加
する時は、反射光量すなわち光センサ−５２の出力は第
６図の様に山部と谷部を示すように変化する。
差により、互いに干渉し合う。したがって、膜厚が増加
する時は、反射光量すなわち光センサ−５２の出力は第
６図の様に山部と谷部を示すように変化する。
この山部と谷部の間隔は薄膜５４の屈折率と光源５１の
波長によって決まる。従って、光センサ−５２の出力を
ペンレコーダー５６などでモニターすることにより、薄
膜５４の膜厚を決定することができる。
波長によって決まる。従って、光センサ−５２の出力を
ペンレコーダー５６などでモニターすることにより、薄
膜５４の膜厚を決定することができる。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記の様な構成で、は、膜厚を正確にモニ
ターできないという問題点を有していた。
ターできないという問題点を有していた。
その理由を以下に示す。膜厚を示す光センサ−５２から
の信号が１つしかなく膜厚の正確な目印となる山部と谷
部の数が少ない、すなわち正確な膜厚を決定する際のデ
ータ数が少ないからである。
の信号が１つしかなく膜厚の正確な目印となる山部と谷
部の数が少ない、すなわち正確な膜厚を決定する際のデ
ータ数が少ないからである。
しかも、薄膜の光吸収のため山部と谷部のレベルが膜厚
増加に伴って変化するので、膜厚が山部に対応するのか
谷部に対応するのかはそれらを越えてからしか分からず
、膜厚が制御しにくい。
増加に伴って変化するので、膜厚が山部に対応するのか
谷部に対応するのかはそれらを越えてからしか分からず
、膜厚が制御しにくい。
また、この従来の膜厚モニターを複数個（光源の波長は
各々異なる）用いてデータ数を増やそうとすると、光学
系の規模が大きくなり設置するのが難しくなる。更に、
各部で反射散乱された光によフて各膜厚モニター間にク
ロストークが生じ正確なデータが得られない。
各々異なる）用いてデータ数を増やそうとすると、光学
系の規模が大きくなり設置するのが難しくなる。更に、
各部で反射散乱された光によフて各膜厚モニター間にク
ロストークが生じ正確なデータが得られない。
したがって、本発明は、簡易に設置でき、膜厚を決定す
る際のデータ数を増やしできるだけ正確に膜厚をモニタ
ーできる膜厚モニター装置を提供することを目的とする
。
る際のデータ数を増やしできるだけ正確に膜厚をモニタ
ーできる膜厚モニター装置を提供することを目的とする
。
課題を解決するための手段
本発明は、半導体レーザと、光センサーと、Ｎ種類（Ｎ
≧２の整数）の各々異なる電流を前記半導体レーザに注
入できる電源と、光センサーの出力をサンプルホールド
するＮ個のサンプルホールド回路ｌ、２・・・Ｎと、前
記電源と前記サンプルホールド回路Ｌ ２・・・Ｎと
に切り替え信号を供給する切り替え信号発生装置と、前
記半導体レーザの温度を制御する温度制御装置とを備え
たことを特徴とする膜厚モニター装置。
≧２の整数）の各々異なる電流を前記半導体レーザに注
入できる電源と、光センサーの出力をサンプルホールド
するＮ個のサンプルホールド回路ｌ、２・・・Ｎと、前
記電源と前記サンプルホールド回路Ｌ ２・・・Ｎと
に切り替え信号を供給する切り替え信号発生装置と、前
記半導体レーザの温度を制御する温度制御装置とを備え
たことを特徴とする膜厚モニター装置。
作用
半導体レーザの発振波長λは、半導体レーザの温度が一
定の時は、第４図に示す様に注入電流Ｉによって階段状
にモードホッピングしながら変化する。第４図に示した
半導体レーザは、温度が２５℃で安定化されていた場合
、■＝３５〜３７ｍＡの時はλ＝７８０．０ｎｍで、ｆ
＝３７〜３９． ５１１ＩＡの時はλ＝７８０．４ｎｍ
で、 ！＝３９．５〜４１、 ５ｍＡの時はλ＝７８０
．８ｎｍで発振する。これは、半導体レーザの発振波長
λは注入電流■によって制御できることを意味し、半導
体レーザに各々異なるＮ種類の電流［１，２・・・Ｎを
注入すると、半導体レーザは、各々異なるＮ種類の波長
入ｌ、２、・・・Ｎで、発振することが可能である。
定の時は、第４図に示す様に注入電流Ｉによって階段状
にモードホッピングしながら変化する。第４図に示した
半導体レーザは、温度が２５℃で安定化されていた場合
、■＝３５〜３７ｍＡの時はλ＝７８０．０ｎｍで、ｆ
＝３７〜３９． ５１１ＩＡの時はλ＝７８０．４ｎｍ
で、 ！＝３９．５〜４１、 ５ｍＡの時はλ＝７８０
．８ｎｍで発振する。これは、半導体レーザの発振波長
λは注入電流■によって制御できることを意味し、半導
体レーザに各々異なるＮ種類の電流［１，２・・・Ｎを
注入すると、半導体レーザは、各々異なるＮ種類の波長
入ｌ、２、・・・Ｎで、発振することが可能である。
従って、半導体レーザにＮ種類の電流を時分割的に注入
し、これに同期して光センサーの出力をサンプルホール
ドすれば、Ｎ種類の波長に対する膜厚を示す信号が得ら
れる。このＮ種類の波長に対する膜厚を示す信号から、
従来の膜厚モニターで得られるデータのＮ倍のデータが
得られるので、より正確な膜厚をモニターできる。
し、これに同期して光センサーの出力をサンプルホール
ドすれば、Ｎ種類の波長に対する膜厚を示す信号が得ら
れる。このＮ種類の波長に対する膜厚を示す信号から、
従来の膜厚モニターで得られるデータのＮ倍のデータが
得られるので、より正確な膜厚をモニターできる。
実施例
以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例における膜厚モニター装
置のブロック図と光学系を示すものである。第２図は第
１図に示す各部の波形を表わす波形図である。第２図に
示した切り替え信号Ｓｌの周ｊＪｆＴは、この間に膜厚
が変化しないぐらい十分小さく、半導体レーザの発振状
態がモードホビング後十分安定するぐらい大きいものと
する。第３図は、膜厚増加に伴って変化する第２図の信
号Ｓ４ａ、Ｓ４ムを示した波形図である。なお、本実施
例はＮ＝２の場合である。
置のブロック図と光学系を示すものである。第２図は第
１図に示す各部の波形を表わす波形図である。第２図に
示した切り替え信号Ｓｌの周ｊＪｆＴは、この間に膜厚
が変化しないぐらい十分小さく、半導体レーザの発振状
態がモードホビング後十分安定するぐらい大きいものと
する。第３図は、膜厚増加に伴って変化する第２図の信
号Ｓ４ａ、Ｓ４ムを示した波形図である。なお、本実施
例はＮ＝２の場合である。
第１図において、ｌは半導体レーザ、２は光センサ−３
は２種類の電流を半導体レーザｌに注入できる電源、４
ａ、４ｂはそれぞれ光センサ−２の出力をサンプルホー
ルドするサンプルホールド回路１，２．５は電源３とサ
ンプルホールド回路１１２に切り替え信号を供給する切
り替え信号発生器である。６は半導体レーザｌの温度を
制御する温度制御装置で、サーミスタとペルチェ素子な
どによって構成され、任意の温度で長期間安定化させる
ことができる。７は半導体レーザ１からの光を略平行光
にするレンズ、８は作成されつつある薄膜である。被測
定面である８と、レンズ７の中心軸は垂直になるように
設置し、半導体レーザ１と光センサ−２はレンズ７から
その焦点距離だけ離れた同一平面内に、かつ、半導体レ
ーザｌと光センサ−２の各々の中心はレンズ７の中心軸
に対して点対称になる様に設置する。９はサンプルホー
ルド回路１．２の出力を記録するペンレコーダである。
は２種類の電流を半導体レーザｌに注入できる電源、４
ａ、４ｂはそれぞれ光センサ−２の出力をサンプルホー
ルドするサンプルホールド回路１，２．５は電源３とサ
ンプルホールド回路１１２に切り替え信号を供給する切
り替え信号発生器である。６は半導体レーザｌの温度を
制御する温度制御装置で、サーミスタとペルチェ素子な
どによって構成され、任意の温度で長期間安定化させる
ことができる。７は半導体レーザ１からの光を略平行光
にするレンズ、８は作成されつつある薄膜である。被測
定面である８と、レンズ７の中心軸は垂直になるように
設置し、半導体レーザ１と光センサ−２はレンズ７から
その焦点距離だけ離れた同一平面内に、かつ、半導体レ
ーザｌと光センサ−２の各々の中心はレンズ７の中心軸
に対して点対称になる様に設置する。９はサンプルホー
ルド回路１．２の出力を記録するペンレコーダである。
以上の様に構成された本実施例の膜厚モニター装置につ
いて、第２．３図を用いてその動作を以下に説明する。
いて、第２．３図を用いてその動作を以下に説明する。
なを、この第２．３図は、半導体レーザ１として、第４
図に示した半導体レーザを２５℃に安定化して用い、光
センサ−５として５１１Ｉ１１角のシリコンフォトダイ
オードを用い、切り替え信号の周期を０． ２ｍｓ、薄
膜の屈折率ｎ＝４とした時の波形図である。
図に示した半導体レーザを２５℃に安定化して用い、光
センサ−５として５１１Ｉ１１角のシリコンフォトダイ
オードを用い、切り替え信号の周期を０． ２ｍｓ、薄
膜の屈折率ｎ＝４とした時の波形図である。
Ｓｌは切り替え信号（第２図（ａ））、Ｓ２は半導体レ
ーザｌへ注入される電流（第２図（ｂ））、Ｓ３は光セ
ンサ−２の出力（第２図（Ｃ））、Ｓ４ａ、ｂはそれぞ
れサンプルホールド回路１．２の出力を示す（第２図（
ｄ、ｅ））。切り替え信号Ｓ１が旧ＧＨの時は、電源３
は半導体レーザｌに４４ｍＡを注入し、サンプルホール
ド回路ｌが光センサ−２の出力をサンプリングする。Ｓ
ｔがＬＯ％ｌｌの時は、電源３は半導体レーザｌに３６
ｍＡを注入し、サンプルホールド回路２が光センサ−２
の出力をサンプリングする。
ーザｌへ注入される電流（第２図（ｂ））、Ｓ３は光セ
ンサ−２の出力（第２図（Ｃ））、Ｓ４ａ、ｂはそれぞ
れサンプルホールド回路１．２の出力を示す（第２図（
ｄ、ｅ））。切り替え信号Ｓ１が旧ＧＨの時は、電源３
は半導体レーザｌに４４ｍＡを注入し、サンプルホール
ド回路ｌが光センサ−２の出力をサンプリングする。Ｓ
ｔがＬＯ％ｌｌの時は、電源３は半導体レーザｌに３６
ｍＡを注入し、サンプルホールド回路２が光センサ−２
の出力をサンプリングする。
Ｓ４ａがλ＝７８１．６ｎｍの光に対する膜厚を示す信
号となり、Ｓ４ｂがλ＝７８０． ０ｎｍの光に対する
膜厚を示す信号となる。従って、Ｓ４ａ、ｂは膜厚増加
に伴って、第３図に示す様に変化するので、これらをペ
ンレコーダ９などでモニターすることにより膜厚が決定
できる。
号となり、Ｓ４ｂがλ＝７８０． ０ｎｍの光に対する
膜厚を示す信号となる。従って、Ｓ４ａ、ｂは膜厚増加
に伴って、第３図に示す様に変化するので、これらをペ
ンレコーダ９などでモニターすることにより膜厚が決定
できる。
以上の様に構成された本実施例によれば、半導体レーザ
を時分割的に２つの波長で発振させ、それぞれの波長に
対する光センサーの出力をサンプルホールドすることに
より、膜厚を示す２つの信号が得られる。これは従来の
膜厚モニターを使用した時よりも２倍のデータ数が得ら
れることを意味しており、より正確に膜厚をモニターで
きる。
を時分割的に２つの波長で発振させ、それぞれの波長に
対する光センサーの出力をサンプルホールドすることに
より、膜厚を示す２つの信号が得られる。これは従来の
膜厚モニターを使用した時よりも２倍のデータ数が得ら
れることを意味しており、より正確に膜厚をモニターで
きる。
なお、本実施例においては、半導体レーザの温度を２５
℃とし、注入電流を３６．４４ｍＡとした時を示したが
、温度と注入電流を適当に変化させることにより、膜厚
を最も制御し易い波長を用いることが可能である。
℃とし、注入電流を３６．４４ｍＡとした時を示したが
、温度と注入電流を適当に変化させることにより、膜厚
を最も制御し易い波長を用いることが可能である。
さらに、半導体レーザのモード間の波長差は、第４図に
示した半導体レーザの場合には０． ４ｎｍであるよう
に、一般に非常に小さい。従って、本発明で膜厚をモニ
ターした場合、その相対精度は極めて高い。即ち、以前
作成した薄膜に対して、膜厚を極僅かだけ変化させた薄
膜を作成する時などにに大きな効果を発揮する。
示した半導体レーザの場合には０． ４ｎｍであるよう
に、一般に非常に小さい。従って、本発明で膜厚をモニ
ターした場合、その相対精度は極めて高い。即ち、以前
作成した薄膜に対して、膜厚を極僅かだけ変化させた薄
膜を作成する時などにに大きな効果を発揮する。
発明の詳細
な説明した様に、本発明によれば、膜厚をより正確にモ
ニターすることができる。しかも、水晶振動子式膜厚計
とは異なり、被測定面そのものの膜厚をモニターするこ
とになる。したがって、本発明は薄膜作成時の膜厚制御
などに実用的効果をもたらすものである。
ニターすることができる。しかも、水晶振動子式膜厚計
とは異なり、被測定面そのものの膜厚をモニターするこ
とになる。したがって、本発明は薄膜作成時の膜厚制御
などに実用的効果をもたらすものである。
第１図は本発明における一実施例の膜厚モニター装置の
ブロック図、第２．３図は本実施例の動作波形図、第４
図は温度が２５℃の時の半導体レーザの発振波長と注入
電流の関係を示した特性図、第５図は従来の膜厚モニタ
ー装置のブロック図、第６図は従来の膜厚モニター装置
の動作波形図である。 ｌ・・・半導体レーザ、２・・・光センサ−３・・・電
源、４ａ、４ｂ・・・サンプルホールド回路、５・・・
切り替え信号発生器、６・・・温度制御装置、７・・・
レンズ、８・・・被測定面、９・・φペンレコーダ、５
１−−−発光源、５２・・・光センサ−５３・・・レン
ズ、５４・被測定面、 ５５ ・ ・直流電源、 ５６ ・ ・ペンレコーダー
ブロック図、第２．３図は本実施例の動作波形図、第４
図は温度が２５℃の時の半導体レーザの発振波長と注入
電流の関係を示した特性図、第５図は従来の膜厚モニタ
ー装置のブロック図、第６図は従来の膜厚モニター装置
の動作波形図である。 ｌ・・・半導体レーザ、２・・・光センサ−３・・・電
源、４ａ、４ｂ・・・サンプルホールド回路、５・・・
切り替え信号発生器、６・・・温度制御装置、７・・・
レンズ、８・・・被測定面、９・・φペンレコーダ、５
１−−−発光源、５２・・・光センサ−５３・・・レン
ズ、５４・被測定面、 ５５ ・ ・直流電源、 ５６ ・ ・ペンレコーダー
Claims (1)
- 半導体レーザと、光センサーと、Ｎ種類（Ｎ≧２の整数
）の各々異なる電流を前記半導体レーザに注入できる電
源と、光センサーの出力をサンプルホールドするＮ個の
サンプルホールド回路（１）、（２）、・・・、（Ｎ）
と、前記電源と前記サンプルホールド回路（１）、（２
）、・・・、（Ｎ）とに切り替え信号を供給する切り替
え信号発生装置と、前記半導体レーザの温度を制御する
温度制御装置とを備えたことを特徴とする膜厚モニター
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2689889A JPH02206708A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 膜厚モニター装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2689889A JPH02206708A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 膜厚モニター装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206708A true JPH02206708A (ja) | 1990-08-16 |
Family
ID=12206058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2689889A Pending JPH02206708A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 膜厚モニター装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02206708A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110527961A (zh) * | 2018-05-23 | 2019-12-03 | 南京史丹利装饰材料有限公司 | 一种基于磁控溅射的柜体表面金属镀膜工艺 |
| CN111188020A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-05-22 | 成都晶砂科技有限公司 | 真空蒸馍设备 |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP2689889A patent/JPH02206708A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110527961A (zh) * | 2018-05-23 | 2019-12-03 | 南京史丹利装饰材料有限公司 | 一种基于磁控溅射的柜体表面金属镀膜工艺 |
| CN111188020A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-05-22 | 成都晶砂科技有限公司 | 真空蒸馍设备 |
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