JPH04106709U

JPH04106709U - 真空装置用膜厚計

Info

Publication number: JPH04106709U
Application number: JP1714791U
Authority: JP
Inventors: 一実芳賀; 基志坂井
Original assignee: 株式会社イーアンドエス
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1992-09-14

Abstract

(57)【要約】【目的】真空装置内で取り扱いやすく、膜厚の測定精
度がたかい膜厚計を得ることを目的とする。【構成】真空装置のフランジポートに取り付けるフラ
ンジ１２と、先端側が真空装置内に延出され基端が前記
フランジ１２に穿設した透孔１４の周縁部に気密に取り
付けられたフレキシブル管１０と、前記透孔１４から前
記フレキシブル管１０内に挿入されフレキシブル管１０
の先端側から投受光する光ファイバー１６と、該光ファ
イバー１６の先側に設けられ光ファイバー１６からの出
射光を平行光線として被検体に照射する光学系２６と、
前記光ファイバー１６中の投光ファイバー１８を介して
光を入射する光源部２２と、前記光ファイバー１６中の
受光ファイバー２０によって受光された被検体の表裏面
からの反射光を解析して被検体の膜厚を検知する演算部
とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は真空装置用膜厚計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

成膜などの作業では膜厚を所定厚さにコントロールするため、膜厚計によって膜厚を監視しながら作業する。これらの作業で一般に用いられる膜厚計はセンサに水晶振動子を用いたもので、成膜物質がセンサ上に付着すると発振周波数が変動することから膜厚を検知するものである。したがって、この水晶振動子を用いた膜厚計では被検体とともに真空装置内で成膜物質が飛散してくる位置にセンサをセットする必要がある。また、膜厚を検知するためには、あらかじめセンサの発振周波数と被検体上に形成される膜厚との関係を較正しておく必要がある。なお、上記センサのかわりに光学的に膜厚を測定する方法もあり、この場合は真空チャンバに観察窓を取り付けて監視するとともに、センサで検知することがなされる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、最近のように高精度で成膜する場合は10^-10Torrといった高真空下で成膜するから、水晶振動子のようなセンサあるいはこの付属物を真空装置内に持ち込むことは高真空を保つうえで不都合である。また、何回か成膜作業を行って所定膜厚とする場合、水晶振動子を用いた膜厚計では個々の膜厚を累積して最終膜厚とせざるを得ず、最終膜厚を直接的に検知することができないという問題点がある。また、観察窓を設けて膜厚を監視する場合は、真空チャンバ内での機器の配置によっては必ずしも最適位置に窓を設置することができなかったり、成膜中に成膜物質が窓に飛散して窓の透光性が変動し的確な監視ができなかったりするという問題点がある。

【０００４】そこで、本考案は上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、成膜等の作業において真空装置内における膜厚を精度よく測定することのできる真空装置用膜厚計を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するため次の構成を備える。すなわち、真空装置のフランジポートに取り付けるフランジと、先端側が真空装置内に延出され基端が前記フランジに穿設した透孔の周縁部に気密に取り付けられたフレキシブル管と、前記透孔から前記フレキシブル管内に挿入されフレキシブル管の先端側から投受光する光ファイバーと、該光ファイバーの先側に設けられ光ファイバーからの出射光を平行光線として被検体に照射する光学系と、前記光ファイバー中の投光ファイバーを介して光を入射する光源部と、前記光ファイバー中の受光ファイバーによって受光された被検体の表裏面からの反射光を解析して被検体の膜厚を検知する演算部とを有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】

真空装置にフレキシブル管をセットする場合は、被検体に対してフレキシブル管の先端側に設けた光学系を対面させ、真空装置のフランジポートにフランジを固定してセットする。投光ファイバーから出射した光は光学系によって平行光束として被検体に照射し、被検体からの反射光は光学系を介して受光ファイバーによって受光される。解析部では受光ファイバーによって受光された被検体からの反射光を解析して被検体の膜厚を求める。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本考案に係る真空装置用膜厚計の一実施例の構成を示す説明図である。この膜厚計は多光束干渉の原理によって被検体の膜厚を検知するもので、被検体にできるだけ接近した位置で光を照射することによって測定することを特徴とする。そのため、真空チャンバに持ち込む部分をフレキシブル管１０で構成し、真空チャンバのフランジポートに取り付けるフランジ１２にフレキシブル管１０を取り付ける。フレキシブル管１０内には光ファイバーを挿入してセットするから、フレキシブル管１０はこれが収納できる径サイズのものを用いる。フランジ１２にはフレキシブル管１０を取り付けるための透孔１４を穿設し、透孔１４の周縁部にフレキシブル管１０の基端を気密に溶着する。

【０００８】フレキシブル管１０内に挿入してセットする光ファイバー１６は投光ファイバーと受光ファイバーとをバンドル内で混在させて一体型としたもので、先端面で投光ファイバーと受光ファイバーをランダムに配置したものである。光ファイバー１６の先端側は図１のようにフランジ１２からフレキシブル管１０内に挿入するが、光ファイバー１６の基端側は投光ファイバー１８と受光ファイバー２０に分別し、それぞれバンドル状に形成する。投光ファイバー１８は光源部に導き、端面を光源２２に対面させてセットする。実施例では光源２２としてハロゲンランプを用いた。２４は光源２２の背面に設置したフォトダイオードである。このフォトダイオード２４は光源２２の光量をモニターするもので、光源２２の光量は定電圧回路およびフォトダイオード２４によってモニターした光量に基づいてフィードバック制御することによって常に一定に制御する。

【０００９】前記フレキシブル管１０に挿入した光ファイバー１６の先端面の前位置には投光ファイバーから出射する光を平行光束として被検体に照射する光学系としてロッドレンズ２６を設置する。ロッドレンズ２６は円柱状に形成したレンズで、フレキシブル管１０の先端の支持フランジ２８と円筒体３０によって支持し、Ｏリング３２によって真空シールする。４０は膜厚測定する被検体である。被検体４０は成膜操作によって基板上に所定厚で膜形成される。実施例のセッティングはロッドレンズ２６と対面する基板面上に膜形成するもので、ロッドレンズ２６側から成膜している状態である。基板が透明板であるような場合は基板を透過して監視するようにセッティングすることも可能である。なお、ロッドレンズ２６は被検体４０の膜面にたいして図のように正対させてセットする。

【００１０】光ファイバー１６の基端側から引き出した受光ファイバー２０は、その端面を拡散板５０に対面させてセットし、集光レンズ５２、スリット５４および受光した光を分光する凹面回折格子５６、イメージセンサ５８を図のようにセットする。実施例の凹面回折格子５６は波長が400nm 〜800nm の範囲を分光するものとしてセットした。イメージセンサ５８は凹面回折格子５６によって分光された光を受光して画像処理を行う演算部６０に信号を出力するもので、CCD あるいはPCD といったセンサを使用する。スリット５４、凹面回折格子５６、イメージセンサ５８は分光器内に収納している。

【００１１】つづいて、本実施例の真空装置用膜厚計の動作について説明する。図２は上記実施例の各部の作用を説明的に示している。光源２２から放射された光は投光ファイバー１８から光ファイバー１６を介してロッドレンズ２６に入射し、平行光束となって被検体４０に照射される。ロッドレンズ２６は開口角を補正して平行光として被検体４０に入射させることによって被検体４０からの反射光量のロスを最小限にし、精度の高い膜厚測定を可能にする。被検体４０で反射された光はロッドレンズ２６に入射し、光ファイバー１６を透過し受光ファイバー２０によって外部に導かれる。受光ファイバー１６から放射された反射光は集光レンズ５２によって集光され、凹面回折格子５６によって分光されイメージセンサ５８によって受光される。イメージセンサ５８の出力信号は演算部６０に入力される。

【００１２】演算部６０ではコンピュータによるスペクトル解析を行って多光束干渉の原理によって膜厚を求める。図３はこの演算部６０での処理を説明する。図３で(a) 図は光源２２の分光分布を示し、(b) 図は被検体からの反射光の分光分布を示す。被検体からの反射光の分光スペクトルには(b) 図のように複数のピークがあらわれるから、このピーク点位置、すなわちピーク波長を求めることにより次式から膜厚(d) を求めることができる。ｎｄ＝λ₁×λ₂／２（λ₁−λ₂）なお、ｎｄは光学的な膜厚である。スペクトル計算に際しては最大エントロピー法を使用して行うことができる。こうして、実施例の真空装置用膜厚計では、 0.1 μm 程度の膜厚まで測定することが可能である。

【００１３】本実施例の真空装置用膜厚計は上記のように被検体４０に光照射することによって成膜途中で常時観測でき、成膜された膜厚を正確に知ることができる。また、光ファイバー１６をフレキシブル管１０内にセットしたことによって真空チャンバ内におけるセッティングの自由度を得ることができ、被検体４０に接近した位置で観測することができることで正確な測定を行うことができる。なお、フレキシブル管１０内には上記の膜厚測定のための光ファイバーに加えて被検体を目視によって観察するための監視用光ファイバーを並列にセットしてもよい。監視用光ファイバーを設けた場合は被検体の成膜状態も監視できて有効である。実施例では投光ファイバーと受光ファイバーとをランダム配置した光ファイバー１６を用いたから光ファイバーの取り扱いが容易であるという利点もある。また、実施例では被検体４０に平行光束として光照射するためロッドレンズ２６を利用しているが、ロッドレンズ２６を用いたことによって被検体４０に対面するヘッド部分が小形化でき取り扱いが容易になるという利点がある。もちろん、ロッドレンズ以外の通常の光学レンズを用いてもかまわない。

【００１４】さらに、本実施例の真空装置用膜厚計は光ファイバー１６は実際は真空チャンバの外部にある部分であり、実質的に真空チャンバ内に持ち込まれているのはロッドレンズ２６およびこれを支持する支持部材のみである。したがって、真空チャンバ内には最小限必要とするもののみが持ち込まれているだけであり、真空チャンバを高真空に保持するうえでの問題が少ないという利点がある。以上、本考案について、好適な実施例を上げて種々説明したが、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、考案の精神を逸脱しない範囲内において多くの改変を施し得るのはいうまでもない。

【００１５】

【考案の効果】

本考案に係る真空装置用膜厚計は、上述したように、高真空の真空装置においても問題なく使用することができ、真空装置内での成膜等の作業における被検体の膜厚を高精度で測定することができるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空装置用膜厚計の構成を示す説明図である。

【図２】真空装置用膜厚計の動作を示す説明図である。

【図３】演算処理でのスペクトル図である。

【符号の説明】

１０フレキシブル管１２フランジ１４透孔１６光ファイバー１８透孔ファイバー２０受光ファイバー２２光源２４フォトダイオード２６ロッドレンズ４０被検体５０拡散板５６凹面回折格子５６イメージセンサ６０演算部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】真空装置のフランジポートに取り付ける
フランジと、先端側が真空装置内に延出され基端が前記
フランジに穿設した透孔の周縁部に気密に取り付けられ
たフレキシブル管と、前記透孔から前記フレキシブル管
内に挿入されフレキシブル管の先端側から投受光する光
ファイバーと、該光ファイバーの先側に設けられ光ファ
イバーからの出射光を平行光線として被検体に照射する
光学系と、前記光ファイバー中の投光ファイバーを介し
て光を入射する光源部と、前記光ファイバー中の受光フ
ァイバーによって受光された被検体の表裏面からの反射
光を解析して被検体の膜厚を検知する演算部とを有する
ことを特徴とする真空装置用膜厚計。