JPH09143743A - プラズマcvd装置 - Google Patents
プラズマcvd装置Info
- Publication number
- JPH09143743A JPH09143743A JP7310761A JP31076195A JPH09143743A JP H09143743 A JPH09143743 A JP H09143743A JP 7310761 A JP7310761 A JP 7310761A JP 31076195 A JP31076195 A JP 31076195A JP H09143743 A JPH09143743 A JP H09143743A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- thin film
- plasma cvd
- cvd apparatus
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】対象物に薄膜を均一に形成しながら、薄膜の膜
厚を直接測定することができるプラズマCVD装置を提
供する。 【解決手段】反応炉4に平行に設けられた基板保持電極
2、高周波電極3と、対象物1を保持した基板保持電極
2を回転させる回転機構7と、対象物1に形成される薄
膜に測定光を照射すると共に、薄膜の膜厚に応じて変化
する前記測定光の反射光を受光するモニター装置6とを
備え、高周波電極3は、前記測定光及び前記反射光を遮
らないように配置され、回転機構7は、対象物1を保持
した基板保持電極2を回転させることで、薄膜が形成さ
れる領域の各点を、基板保持電極2と高周波電極3とに
挾まれた空間と、基板保持電極2と高周波電極3とに挾
まれない空間に交互に通す。
厚を直接測定することができるプラズマCVD装置を提
供する。 【解決手段】反応炉4に平行に設けられた基板保持電極
2、高周波電極3と、対象物1を保持した基板保持電極
2を回転させる回転機構7と、対象物1に形成される薄
膜に測定光を照射すると共に、薄膜の膜厚に応じて変化
する前記測定光の反射光を受光するモニター装置6とを
備え、高周波電極3は、前記測定光及び前記反射光を遮
らないように配置され、回転機構7は、対象物1を保持
した基板保持電極2を回転させることで、薄膜が形成さ
れる領域の各点を、基板保持電極2と高周波電極3とに
挾まれた空間と、基板保持電極2と高周波電極3とに挾
まれない空間に交互に通す。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応炉内に平行に
設けられた電極A、Bの間にプラズマを発生させ、前記
電極Aに保持されている対象物に薄膜を形成するプラズ
マCVD装置に関する。
設けられた電極A、Bの間にプラズマを発生させ、前記
電極Aに保持されている対象物に薄膜を形成するプラズ
マCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、こ
の蒸発粒子を目的の対象物に沈着させて薄膜を形成する
成膜方法は、一般的に真空蒸着法と呼ばれており、現在
様々な分野で実用化されている。例えば、レンズやミラ
ーに施される表面処理用の光学薄膜の形成にも用いられ
ている。
の蒸発粒子を目的の対象物に沈着させて薄膜を形成する
成膜方法は、一般的に真空蒸着法と呼ばれており、現在
様々な分野で実用化されている。例えば、レンズやミラ
ーに施される表面処理用の光学薄膜の形成にも用いられ
ている。
【0003】真空蒸着装置の一例は、図5に示されてい
る。図面の煩雑化を避けるため、ここでは、装置本体の
一部のみが示されている。レンズ101は、薄膜が形成
される対象物であり、それぞれ、真空槽102の内部で
回転するレンズ保持部材(以下、レンズドームと呼ぶ)
103に着脱可能に装着されている。真空槽102の内
部は、真空ポンプ(図示省略)によって真空状態に保た
れており、各レンズへ薄膜コーティングを施す場合に
は、レンズドーム103の下方に設けられたヒーター
(図示省略)で薄膜材料を加熱蒸発させる。同図では、
真空槽102に形成された貫通孔が示されているが、実
際には、ここに窓ガラスが嵌め込まれる。
る。図面の煩雑化を避けるため、ここでは、装置本体の
一部のみが示されている。レンズ101は、薄膜が形成
される対象物であり、それぞれ、真空槽102の内部で
回転するレンズ保持部材(以下、レンズドームと呼ぶ)
103に着脱可能に装着されている。真空槽102の内
部は、真空ポンプ(図示省略)によって真空状態に保た
れており、各レンズへ薄膜コーティングを施す場合に
は、レンズドーム103の下方に設けられたヒーター
(図示省略)で薄膜材料を加熱蒸発させる。同図では、
真空槽102に形成された貫通孔が示されているが、実
際には、ここに窓ガラスが嵌め込まれる。
【0004】各レンズへ成膜されていく薄膜の膜厚は、
モニター装置(具体的には、光学式膜厚計)110によ
って把握する。光学式膜厚計110は、光源111と、
光源111から発せられた光から、波長λの単色光を取
り出す干渉フィルター112と、この単色光を、レンズ
ドーム103の中央部に嵌め込まれたガラス材104に
向けて反射する反射鏡113と、ガラス材104で反射
した光を検出器115に導く反射鏡114を含んで構成
されている。ガラス材104の下面には、各レンズと同
様、蒸発粒子が徐々に堆積して薄膜が形成され、反射鏡
113からの単色光の一部は、この薄膜の表面と、薄膜
とガラス材104との境界面の両方で反射される。この
2つの光は、相互に干渉し、その干渉光が検出器115
で検出される。検出器115から出力された、検出結果
を示す電気信号は、その後、膜厚の測定値を示すデータ
として用いられる。膜厚が所定値に達したら、成膜を停
止する。真空蒸着装置においては、原理上、各レンズの
成膜速度を一定とみなすことができるので、ガラス材1
04に形成された薄膜の膜厚を代表的に観測しておけ
ば、各レンズへ成膜された薄膜の膜厚も同時に把握する
ことができる。
モニター装置(具体的には、光学式膜厚計)110によ
って把握する。光学式膜厚計110は、光源111と、
光源111から発せられた光から、波長λの単色光を取
り出す干渉フィルター112と、この単色光を、レンズ
ドーム103の中央部に嵌め込まれたガラス材104に
向けて反射する反射鏡113と、ガラス材104で反射
した光を検出器115に導く反射鏡114を含んで構成
されている。ガラス材104の下面には、各レンズと同
様、蒸発粒子が徐々に堆積して薄膜が形成され、反射鏡
113からの単色光の一部は、この薄膜の表面と、薄膜
とガラス材104との境界面の両方で反射される。この
2つの光は、相互に干渉し、その干渉光が検出器115
で検出される。検出器115から出力された、検出結果
を示す電気信号は、その後、膜厚の測定値を示すデータ
として用いられる。膜厚が所定値に達したら、成膜を停
止する。真空蒸着装置においては、原理上、各レンズの
成膜速度を一定とみなすことができるので、ガラス材1
04に形成された薄膜の膜厚を代表的に観測しておけ
ば、各レンズへ成膜された薄膜の膜厚も同時に把握する
ことができる。
【0005】このような光学式膜厚計の構成は、既によ
く知られているが、基本的な原理は、次の通りである。
く知られているが、基本的な原理は、次の通りである。
【0006】いま、透明基板(屈折率n)上の透明薄膜
(屈折率n1)に媒体(屈折率n0)から光線が垂直に
(α=0°で)入射する場合を考える(図6参照)。
(屈折率n1)に媒体(屈折率n0)から光線が垂直に
(α=0°で)入射する場合を考える(図6参照)。
【0007】この場合の反射率Rは、フレネルの公式よ
り(式1)で与えられる。δは、薄膜表面での反射光R
1と、薄膜と基板との界面での反射光R2の位相差であ
り、具体的には、(式2)で表される。dは、薄膜の形
状膜厚であり、λは、入射する光の波長である。
り(式1)で与えられる。δは、薄膜表面での反射光R
1と、薄膜と基板との界面での反射光R2の位相差であ
り、具体的には、(式2)で表される。dは、薄膜の形
状膜厚であり、λは、入射する光の波長である。
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】そして、薄膜が成長して膜厚dが増加する
と、位相差δもこれに伴って変化する。この際、cos
δ=1またはcosδ=−1の条件が満たされると、反
射率Rは、極小又は極大となる。すなわち、cosδ=
1、つまり、δ=2mπ(mは整数)のとき、(式2)
より、薄膜の光学膜厚n1dは、mλ/2となる。同様
に、cosδ=−1のとき、薄膜の光学膜厚n1dは、
mλ/2+λ/4となる。光学薄膜の設計に重要なλ/
4単位の光学膜厚は、このように反射率Rの極小点又は
極大点を検出することで測定することができる。
と、位相差δもこれに伴って変化する。この際、cos
δ=1またはcosδ=−1の条件が満たされると、反
射率Rは、極小又は極大となる。すなわち、cosδ=
1、つまり、δ=2mπ(mは整数)のとき、(式2)
より、薄膜の光学膜厚n1dは、mλ/2となる。同様
に、cosδ=−1のとき、薄膜の光学膜厚n1dは、
mλ/2+λ/4となる。光学薄膜の設計に重要なλ/
4単位の光学膜厚は、このように反射率Rの極小点又は
極大点を検出することで測定することができる。
【0011】また、薄膜の膜厚の観測には、このような
光学式膜厚計以外に、例えば水晶式膜厚計も用いられ
る。
光学式膜厚計以外に、例えば水晶式膜厚計も用いられ
る。
【0012】水晶式膜厚計は、普通、水晶板が組み込ま
れたセンサヘッドを有する。このセンサヘッドは、蒸発
源に対向した状態で対象物の近傍に配置される。センサ
ヘッドの水晶板表面に膜が付着していくと、その重量に
よって水晶振動子の共振周波数が低下する。この共振周
波数を計測すれば、対象物の膜の厚さをモニターするこ
とができる。
れたセンサヘッドを有する。このセンサヘッドは、蒸発
源に対向した状態で対象物の近傍に配置される。センサ
ヘッドの水晶板表面に膜が付着していくと、その重量に
よって水晶振動子の共振周波数が低下する。この共振周
波数を計測すれば、対象物の膜の厚さをモニターするこ
とができる。
【0013】さて、以上説明したような真空蒸着法は、
手軽に実施するできるという利点がある反面、対象物表
面での蒸着粒子のエネルギーが低いために、薄膜の充填
密度があまり高くならないという欠点を持つ。
手軽に実施するできるという利点がある反面、対象物表
面での蒸着粒子のエネルギーが低いために、薄膜の充填
密度があまり高くならないという欠点を持つ。
【0014】したがって、蒸着膜をコーティングされた
対象物を実際に使用する際に、周囲の環境の変化によっ
て膜中の細孔に水分が可逆的に凝縮し、その出入りの為
に膜の屈折率が変動してしまうという問題がある。特
に、人工衛星用カメラなど、宇宙空間に曝される装置に
組み込まれる光学素子の場合、その使用環境が大きく変
化するため、これを見越した膜設計が必要となる。
対象物を実際に使用する際に、周囲の環境の変化によっ
て膜中の細孔に水分が可逆的に凝縮し、その出入りの為
に膜の屈折率が変動してしまうという問題がある。特
に、人工衛星用カメラなど、宇宙空間に曝される装置に
組み込まれる光学素子の場合、その使用環境が大きく変
化するため、これを見越した膜設計が必要となる。
【0015】一方、プラズマCVD法によって作製され
た膜は、充填密度がバルクに近く、吸水率や水蒸気透過
率が非常に小さいことが知られている。すなわち、プラ
ズマCVD法によって成膜された光学部品においては、
環境変化による光学特性の変動が小さくなる。
た膜は、充填密度がバルクに近く、吸水率や水蒸気透過
率が非常に小さいことが知られている。すなわち、プラ
ズマCVD法によって成膜された光学部品においては、
環境変化による光学特性の変動が小さくなる。
【0016】プラズマCVD装置は、例えば、図7に示
すように構成される。同図において、薄膜を形成する対
象物である凸レンズ201は、電極202に保持されて
いる。電極202に対向する電極203には、高周波電
源205が接続されている。反応炉204の内部は、高
真空状態に保たれている。この装置は、電極202、2
03の間に反応ガスを供給しつつ、高周波電源205を
用いてこれら2つの電極間にプラズマを発生させ、凸レ
ンズ201に薄膜を形成する。
すように構成される。同図において、薄膜を形成する対
象物である凸レンズ201は、電極202に保持されて
いる。電極202に対向する電極203には、高周波電
源205が接続されている。反応炉204の内部は、高
真空状態に保たれている。この装置は、電極202、2
03の間に反応ガスを供給しつつ、高周波電源205を
用いてこれら2つの電極間にプラズマを発生させ、凸レ
ンズ201に薄膜を形成する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマCVD装置においては、薄膜の膜厚を観測する
モニター方法にこれといった決め手がないという問題が
あった。
プラズマCVD装置においては、薄膜の膜厚を観測する
モニター方法にこれといった決め手がないという問題が
あった。
【0018】例えば、光学式膜厚計を設置して、膜厚を
測定するための測定光を図7に示すように照射しても、
その反射光は、電極203に当たってしまう。対象物が
板状部材ならば、このようなことはないが、今度は、測
定光と反射光の為す角度α(図6参照)が大きくなって
しまい、正確な膜厚を測定することができないという問
題が生じる。
測定するための測定光を図7に示すように照射しても、
その反射光は、電極203に当たってしまう。対象物が
板状部材ならば、このようなことはないが、今度は、測
定光と反射光の為す角度α(図6参照)が大きくなって
しまい、正確な膜厚を測定することができないという問
題が生じる。
【0019】反射防止膜やバンドパスフィルターなどの
光学薄膜の製造においては、膜厚の精度が重要であり、
例えば、透過帯の中心が波長500ナノメートルに設計
された多層膜バンドパスフィルターにおいて中心波長の
製造誤差を±5ナノメーターに抑えるためには、各層の
膜厚を±1%の誤差範囲に収める必要がある。なお、こ
こでいう膜厚は、光学膜厚を指す。光学膜厚は、幾何学
的な形状膜厚dに屈折率nを掛けたndで表される。一
般に薄膜は、成長するにしたがって、その構造が徐々に
粗になるため、膜厚の積層方向において屈折率が異なる
ことが知られている。このため、目的の分光透過率特性
(または分光反射率特性)の薄膜を得るためには、形状
膜厚をモニターするだけでは不十分で、屈折率情報を含
んだ光学膜厚を制御する必要がある なお、図7で説明した光路に関する不具合を解消するた
め、例えば、図8及び図9に示すような構成も考えられ
る。ここでは、電極303の中央部に貫通孔を形成し、
そこに、モニター装置305から発せられた測定光と、
薄膜からの反射光を通している。反射光は、モニタ装置
305に取り込まれる。反応炉304の内部は、高真空
状態に保たれている。レンズ301に薄膜を形成する場
合には、電極303から反応ガスを供給しつつ、電極3
03に高周波電力を与え、電極302、303の間にプ
ラズマを発生させる。電極302は、この状態でレンズ
301を回転させる。
光学薄膜の製造においては、膜厚の精度が重要であり、
例えば、透過帯の中心が波長500ナノメートルに設計
された多層膜バンドパスフィルターにおいて中心波長の
製造誤差を±5ナノメーターに抑えるためには、各層の
膜厚を±1%の誤差範囲に収める必要がある。なお、こ
こでいう膜厚は、光学膜厚を指す。光学膜厚は、幾何学
的な形状膜厚dに屈折率nを掛けたndで表される。一
般に薄膜は、成長するにしたがって、その構造が徐々に
粗になるため、膜厚の積層方向において屈折率が異なる
ことが知られている。このため、目的の分光透過率特性
(または分光反射率特性)の薄膜を得るためには、形状
膜厚をモニターするだけでは不十分で、屈折率情報を含
んだ光学膜厚を制御する必要がある なお、図7で説明した光路に関する不具合を解消するた
め、例えば、図8及び図9に示すような構成も考えられ
る。ここでは、電極303の中央部に貫通孔を形成し、
そこに、モニター装置305から発せられた測定光と、
薄膜からの反射光を通している。反射光は、モニタ装置
305に取り込まれる。反応炉304の内部は、高真空
状態に保たれている。レンズ301に薄膜を形成する場
合には、電極303から反応ガスを供給しつつ、電極3
03に高周波電力を与え、電極302、303の間にプ
ラズマを発生させる。電極302は、この状態でレンズ
301を回転させる。
【0020】しかしながら、このような構成では、レン
ズ301の中央部の真上に電極が存在しないことにな
り、反応場の中央付近のプラズマ密度が低くなってしま
う。プラズマ密度が低下すれば、その部分の成膜速度が
遅くなり、その結果、レンズ表面において膜厚が均一に
ならないという問題が生じる。
ズ301の中央部の真上に電極が存在しないことにな
り、反応場の中央付近のプラズマ密度が低くなってしま
う。プラズマ密度が低下すれば、その部分の成膜速度が
遅くなり、その結果、レンズ表面において膜厚が均一に
ならないという問題が生じる。
【0021】また、水晶式膜厚計を用いた膜厚測定も考
えられなくはないが、この場合、対象物に形成される薄
膜の膜厚を直接測定することができない。もちろん、水
晶式膜厚計のセンサヘッドを2枚の電極の間に配置する
わけにはいかないので、これ以外の領域に当該センサヘ
ッドが位置することになる。センサヘッドが薄膜から離
れる程、それぞれの環境の違いは大きくなり、測定誤差
が増大する。
えられなくはないが、この場合、対象物に形成される薄
膜の膜厚を直接測定することができない。もちろん、水
晶式膜厚計のセンサヘッドを2枚の電極の間に配置する
わけにはいかないので、これ以外の領域に当該センサヘ
ッドが位置することになる。センサヘッドが薄膜から離
れる程、それぞれの環境の違いは大きくなり、測定誤差
が増大する。
【0022】反射防止膜やバンドパスフィルタ等の光学
薄膜を形成する場合には、前述したように、高い精度が
要求され、このような測定誤差は厳禁である。
薄膜を形成する場合には、前述したように、高い精度が
要求され、このような測定誤差は厳禁である。
【0023】以上のような問題点を鑑み、本発明の目的
は、対象物に薄膜を均一に形成しつつ、薄膜の膜厚を直
接測定可能なプラズマCVD装置を提供することにあ
る。
は、対象物に薄膜を均一に形成しつつ、薄膜の膜厚を直
接測定可能なプラズマCVD装置を提供することにあ
る。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の態様によれば、反応炉内に平行に設け
られた電極A、Bの間にプラズマを発生させ、前記電極
Aに保持されている対象物に薄膜を形成するプラズマC
VD装置において、前記対象物を保持した前記電極Aを
回転させる回転機構と、前記薄膜に測定光を照射すると
共に、前記薄膜の膜厚に応じて変化する前記測定光の反
射光を受光するモニター装置とを備え、前記電極Bは、
前記測定光及び前記反射光を遮らないように配置され、
前記回転機構は、前記対象物を保持した前記電極Aを回
転させることで、前記薄膜が形成される領域の各点を、
前記電極Aと前記電極Bとに挾まれた空間と、前記電極
Aと前記電極Bとに挾まれない空間に交互に通すことを
特徴とするプラズマCVD装置が提供される。
の本発明の第1の態様によれば、反応炉内に平行に設け
られた電極A、Bの間にプラズマを発生させ、前記電極
Aに保持されている対象物に薄膜を形成するプラズマC
VD装置において、前記対象物を保持した前記電極Aを
回転させる回転機構と、前記薄膜に測定光を照射すると
共に、前記薄膜の膜厚に応じて変化する前記測定光の反
射光を受光するモニター装置とを備え、前記電極Bは、
前記測定光及び前記反射光を遮らないように配置され、
前記回転機構は、前記対象物を保持した前記電極Aを回
転させることで、前記薄膜が形成される領域の各点を、
前記電極Aと前記電極Bとに挾まれた空間と、前記電極
Aと前記電極Bとに挾まれない空間に交互に通すことを
特徴とするプラズマCVD装置が提供される。
【0025】上記目的を達成するための本発明の第2の
態様によれば、第1の態様において、前記電極Bは、前
記回転機構の回転軸を含む仮想平面により2分された前
記反応炉の一方の内部空間に配置され、前記モニター装
置は、前記電極Bが存在しない、前記仮想平面により2
分された前記反応炉の他方の内部空間に配置されている
ことを特徴とするプラズマCVD装置が提供される。
態様によれば、第1の態様において、前記電極Bは、前
記回転機構の回転軸を含む仮想平面により2分された前
記反応炉の一方の内部空間に配置され、前記モニター装
置は、前記電極Bが存在しない、前記仮想平面により2
分された前記反応炉の他方の内部空間に配置されている
ことを特徴とするプラズマCVD装置が提供される。
【0026】上記目的を達成するための本発明の第3の
態様によれば、第1または第2の態様において、前記電
極Aは、円形の板状部材であり、前記電極Bは、前記回
転機構の回転軸上に中心点が存在し、かつ、前記円形と
半径がほぼ等しい扇形の板状部材であることを特徴とす
るプラズマCVD装置が提供される。
態様によれば、第1または第2の態様において、前記電
極Aは、円形の板状部材であり、前記電極Bは、前記回
転機構の回転軸上に中心点が存在し、かつ、前記円形と
半径がほぼ等しい扇形の板状部材であることを特徴とす
るプラズマCVD装置が提供される。
【0027】上記目的を達成するための本発明の第4の
態様によれば、第3の態様において、前記扇形の中心角
は、180°であることを特徴とするプラズマCVD装
置が提供される。
態様によれば、第3の態様において、前記扇形の中心角
は、180°であることを特徴とするプラズマCVD装
置が提供される。
【0028】上記目的を達成するための本発明の第5の
態様によれば、第1、第2、第3または第4において、
前記モニター装置は、前記薄膜が形成される領域の、予
め定めた目標点における法線に対して略平行に前記測定
光を照射することを特徴とするプラズマCVD装置が提
供される。
態様によれば、第1、第2、第3または第4において、
前記モニター装置は、前記薄膜が形成される領域の、予
め定めた目標点における法線に対して略平行に前記測定
光を照射することを特徴とするプラズマCVD装置が提
供される。
【0029】上記目的を達成するための本発明の第6の
態様によれば、第1、第2、第3、第4または第5の態
様において、前記薄膜が形成される領域を横切る仮想平
面に沿って前記モニター装置を揺動可能な揺動機構をさ
らに備えることを特徴とするプラズマCVD装置が提供
される。
態様によれば、第1、第2、第3、第4または第5の態
様において、前記薄膜が形成される領域を横切る仮想平
面に沿って前記モニター装置を揺動可能な揺動機構をさ
らに備えることを特徴とするプラズマCVD装置が提供
される。
【0030】上記目的を達成するための本発明の第7の
態様によれば、第1、第2、第3、第4、第5または第
6の態様において、前記薄膜が形成される領域は、曲面
であることを特徴とするプラズマCVD装置が提供され
る。
態様によれば、第1、第2、第3、第4、第5または第
6の態様において、前記薄膜が形成される領域は、曲面
であることを特徴とするプラズマCVD装置が提供され
る。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態と
してのプラズマCVD装置を図面を参照しながら説明す
る。
してのプラズマCVD装置を図面を参照しながら説明す
る。
【0032】図1には、第1の実施形態のプラズマCV
D装置が示されている。このプラズマCVD装置は、反
応炉4の内部に平行に設けられた2つの電極(基板保持
電極2、高周波電極3)と、モニター装置6と、回転機
構7とを含んで構成されている。対象物1は、凸レンズ
であり、薄膜が形成される領域が曲面になっている。本
発明の対象物は、このような形状の対象物に限定される
わけでなく、LSI等に用いられる板状の基板でも構わ
ない。凸レンズ1は、基板保持電極2にホルダー9を介
して保持されている。基板保持電極2は、回転機構7に
連結した支持軸8に支持されており、回転機構7から与
えられた駆動力によって回転する。高周波電極3は、高
周波電源5に接続している。本実施形態において、高周
波電源5の周波数は13.56MHzに設定されてい
る。基板保持電極2、高周波電極3、支持軸8、及び、
反応炉4のそれぞれは、金属(例えばステンレス)で形
成されており、このうち、基板保持電極2、支持軸8、
及び、反応炉4が接地されている。もちろん、これらの
構成は、本発明の一例に過ぎない。モニター装置6は、
対象物1に形成される薄膜に測定光を照射すると共に、
薄膜の膜厚に応じて変化する前記測定光の反射光を受光
する。モニター装置6からは、反射光に応じた電気信号
が出力される。モニター装置6には、図5で示したモニ
ター装置110の各構成部品が内蔵されており、その測
定原理は、図6を用いて説明した通りである。
D装置が示されている。このプラズマCVD装置は、反
応炉4の内部に平行に設けられた2つの電極(基板保持
電極2、高周波電極3)と、モニター装置6と、回転機
構7とを含んで構成されている。対象物1は、凸レンズ
であり、薄膜が形成される領域が曲面になっている。本
発明の対象物は、このような形状の対象物に限定される
わけでなく、LSI等に用いられる板状の基板でも構わ
ない。凸レンズ1は、基板保持電極2にホルダー9を介
して保持されている。基板保持電極2は、回転機構7に
連結した支持軸8に支持されており、回転機構7から与
えられた駆動力によって回転する。高周波電極3は、高
周波電源5に接続している。本実施形態において、高周
波電源5の周波数は13.56MHzに設定されてい
る。基板保持電極2、高周波電極3、支持軸8、及び、
反応炉4のそれぞれは、金属(例えばステンレス)で形
成されており、このうち、基板保持電極2、支持軸8、
及び、反応炉4が接地されている。もちろん、これらの
構成は、本発明の一例に過ぎない。モニター装置6は、
対象物1に形成される薄膜に測定光を照射すると共に、
薄膜の膜厚に応じて変化する前記測定光の反射光を受光
する。モニター装置6からは、反射光に応じた電気信号
が出力される。モニター装置6には、図5で示したモニ
ター装置110の各構成部品が内蔵されており、その測
定原理は、図6を用いて説明した通りである。
【0033】そして、本実施形態の高周波電極3は、前
述の測定光及び反射光を遮らないように配置されてい
る。具体的には、高周波電極3は、回転機構7の回転軸
7aを含む仮想平面により2分された反応炉4の一方の
内部空間(右向きの矢印が示す空間)に配置されてい
る。モニター装置6は、高周波電極3が存在しない、前
記仮想平面により2分された反応炉4の他方の内部空間
(左向きの矢印が示す空間)に配置されている。図2
は、高周波電極3の上面図である。同図には、参考まで
に、基板保持電極2の上面も示されている。このよう
に、基板保持電極2は円形であり、高周波電極3は、回
転軸7a上に中心点が存在し、かつ、前記円形と半径が
ほぼ等しい扇形の部材である。当該扇形の中心角は、1
80°である。
述の測定光及び反射光を遮らないように配置されてい
る。具体的には、高周波電極3は、回転機構7の回転軸
7aを含む仮想平面により2分された反応炉4の一方の
内部空間(右向きの矢印が示す空間)に配置されてい
る。モニター装置6は、高周波電極3が存在しない、前
記仮想平面により2分された反応炉4の他方の内部空間
(左向きの矢印が示す空間)に配置されている。図2
は、高周波電極3の上面図である。同図には、参考まで
に、基板保持電極2の上面も示されている。このよう
に、基板保持電極2は円形であり、高周波電極3は、回
転軸7a上に中心点が存在し、かつ、前記円形と半径が
ほぼ等しい扇形の部材である。当該扇形の中心角は、1
80°である。
【0034】本プラズマCVD装置を用いて凸レンズ1
に薄膜を形成する場合には、反応炉4内を真空状態に保
ちながら基板保持電極2及び高周波電極3の間に反応ガ
スを供給し、高周波電源5を用いて高周波電極3に高周
波電力を与え、これら2枚の電極間にプラズマを発生さ
せる。このとき、回転機構7は、凸レンズ1を保持した
基板保持電極2を回転させることで、薄膜が形成される
領域の各点を、2枚の電極に挾まれた空間と、2枚の電
極に挾まれない空間に交互に通す。このように、薄膜が
形成される領域(本実施形態では、凸レンズ1の片面
(上面))の各点は、2枚の電極に挾まれた空間を必ず
通過するので、薄膜の膜厚が均一化される。
に薄膜を形成する場合には、反応炉4内を真空状態に保
ちながら基板保持電極2及び高周波電極3の間に反応ガ
スを供給し、高周波電源5を用いて高周波電極3に高周
波電力を与え、これら2枚の電極間にプラズマを発生さ
せる。このとき、回転機構7は、凸レンズ1を保持した
基板保持電極2を回転させることで、薄膜が形成される
領域の各点を、2枚の電極に挾まれた空間と、2枚の電
極に挾まれない空間に交互に通す。このように、薄膜が
形成される領域(本実施形態では、凸レンズ1の片面
(上面))の各点は、2枚の電極に挾まれた空間を必ず
通過するので、薄膜の膜厚が均一化される。
【0035】凸レンズ1の上面に形成されていく薄膜の
膜厚は、モニター装置6を用いて測定する。モニター装
置6は、薄膜が形成される領域の、予め定めた目標点に
おける法線に対して略平行に測定光を照射すると共に、
薄膜の膜厚に応じて変化する前記測定光の反射光を受光
する。モニター装置6からは、反射光に応じたアナログ
信号が出力されるので、このアナログ信号を直接用いる
か、または、アナログ信号をデジタル変換して数値デー
タを生成し、薄膜の膜厚を把握する。薄膜が所定の膜厚
に達したら、成膜を停止する。
膜厚は、モニター装置6を用いて測定する。モニター装
置6は、薄膜が形成される領域の、予め定めた目標点に
おける法線に対して略平行に測定光を照射すると共に、
薄膜の膜厚に応じて変化する前記測定光の反射光を受光
する。モニター装置6からは、反射光に応じたアナログ
信号が出力されるので、このアナログ信号を直接用いる
か、または、アナログ信号をデジタル変換して数値デー
タを生成し、薄膜の膜厚を把握する。薄膜が所定の膜厚
に達したら、成膜を停止する。
【0036】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、対象物に形成された均一な薄膜の膜厚を直接測定す
ることができる。また、測定光は、対象物表面の或る法
線に対して略平行に照射されるので、その反射光の光路
が、対象物に到達するまでの前記測定光の光路と略同一
となる。入射光と反射光が成す角度が小さければ、薄膜
の積層方向(図6の矢印A参照)の膜厚を正確に測定す
ることができる。
ば、対象物に形成された均一な薄膜の膜厚を直接測定す
ることができる。また、測定光は、対象物表面の或る法
線に対して略平行に照射されるので、その反射光の光路
が、対象物に到達するまでの前記測定光の光路と略同一
となる。入射光と反射光が成す角度が小さければ、薄膜
の積層方向(図6の矢印A参照)の膜厚を正確に測定す
ることができる。
【0037】図3及び図4には、第2の実施形態のプラ
ズマCVD装置が示されている。このプラズマCVD装
置は、第1の実施形態と同様、反応炉14の内部に平行
に設けられた2つの電極(基板保持電極12、高周波電
極13)と、モニター装置15と、回転機構(図示省
略)とを含んで構成されているが、高周波電極13の形
状、及び、モニター装置15の構造が第1の実施形態と
異なる。図3の反応炉14については、図面を簡略化す
るため、側壁のみが示されている。対象物11は、表が
凹面、裏が凹面のレンズである。
ズマCVD装置が示されている。このプラズマCVD装
置は、第1の実施形態と同様、反応炉14の内部に平行
に設けられた2つの電極(基板保持電極12、高周波電
極13)と、モニター装置15と、回転機構(図示省
略)とを含んで構成されているが、高周波電極13の形
状、及び、モニター装置15の構造が第1の実施形態と
異なる。図3の反応炉14については、図面を簡略化す
るため、側壁のみが示されている。対象物11は、表が
凹面、裏が凹面のレンズである。
【0038】高周波電極13は、両図に示すように、前
記回転機構の回転軸上に中心点が存在し、かつ、基板保
持電極12と半径がほぼ等しい扇形の板状部材であり、
その中心角は、240°になっている。なお、高周波電
極13は、いわゆるガスシャワー電極であり、反応ガス
を矢印のように送出することができる。
記回転機構の回転軸上に中心点が存在し、かつ、基板保
持電極12と半径がほぼ等しい扇形の板状部材であり、
その中心角は、240°になっている。なお、高周波電
極13は、いわゆるガスシャワー電極であり、反応ガス
を矢印のように送出することができる。
【0039】モニター装置15は、測定光を発する発光
素子や反射光を受光する受光素子をはじめ、各種電子部
品を内蔵した本体部15cと、本体部15cに光ファイ
バーを介して接続した可動部(照射ユニット15a及び
受光ユニット15b)とを有する。可動部は、反応炉4
の内部に配置されている。また、本体部15cは、反応
炉4の外部に配置されている。
素子や反射光を受光する受光素子をはじめ、各種電子部
品を内蔵した本体部15cと、本体部15cに光ファイ
バーを介して接続した可動部(照射ユニット15a及び
受光ユニット15b)とを有する。可動部は、反応炉4
の内部に配置されている。また、本体部15cは、反応
炉4の外部に配置されている。
【0040】照射ユニット15a及び受光ユニット15
bのそれぞれの光ファイバーは、特に図示しないが、反
応炉4の側壁を貫通しており、その先が装置本体15c
に接続している。照射ユニット15aには、光ファイバ
ーの内部を通過した測定光を外部に照射するためのレン
ズ素子が内蔵されており、受光ユニット15bには、反
射光を光ファイバーの内部に導くためのレンズ素子が内
蔵されている。
bのそれぞれの光ファイバーは、特に図示しないが、反
応炉4の側壁を貫通しており、その先が装置本体15c
に接続している。照射ユニット15aには、光ファイバ
ーの内部を通過した測定光を外部に照射するためのレン
ズ素子が内蔵されており、受光ユニット15bには、反
射光を光ファイバーの内部に導くためのレンズ素子が内
蔵されている。
【0041】また、前述の2つのユニットは、一体化さ
れた状態で保持部材16に保持されている。具体的に
は、保持部材16の図示しない止めネジを緩めると、2
つのユニットが垂直方向に揺動可能となり、前記止めネ
ジを締め付けると2つのユニットの姿勢が定まるように
なっている。保持部材16は、反応炉14の内壁に、水
平方向(紙面に垂直な方向)の移動ができるように取付
けられている。レンズ11に薄膜を形成する場合には、
保持部材16を用いて、2つのユニットの水平位置と俯
角を調節し、測定光が、薄膜が形成される領域の、予め
定めた目標点における法線に対して略平行に照射される
ようにする。
れた状態で保持部材16に保持されている。具体的に
は、保持部材16の図示しない止めネジを緩めると、2
つのユニットが垂直方向に揺動可能となり、前記止めネ
ジを締め付けると2つのユニットの姿勢が定まるように
なっている。保持部材16は、反応炉14の内壁に、水
平方向(紙面に垂直な方向)の移動ができるように取付
けられている。レンズ11に薄膜を形成する場合には、
保持部材16を用いて、2つのユニットの水平位置と俯
角を調節し、測定光が、薄膜が形成される領域の、予め
定めた目標点における法線に対して略平行に照射される
ようにする。
【0042】本実施形態では、2つのユニットが一体化
されているが、各ユニットの水平位置と俯角を独立に設
定できるように構成しても構わない。少なくとも、薄膜
が形成される領域を横切る仮想平面に沿って前記2つの
ユニットを揺動できれば、特に限定されない。遠隔操作
によって自動制御可能なものでもよい。
されているが、各ユニットの水平位置と俯角を独立に設
定できるように構成しても構わない。少なくとも、薄膜
が形成される領域を横切る仮想平面に沿って前記2つの
ユニットを揺動できれば、特に限定されない。遠隔操作
によって自動制御可能なものでもよい。
【0043】本プラズマCVD装置を用いてレンズ11
に薄膜を形成する場合には、第1の実施形態と同様、反
応炉14内を真空状態に保ちながら基板保持電極2及び
高周波電極3の間に反応ガスを供給し、高周波電源(図
示省略)を用いて高周波電極13に高周波電力を与え、
これら2枚の電極間にプラズマを発生させる。このと
き、回転機構(図示省略)は、レンズ11を保持した基
板保持電極12を回転させることで、薄膜が形成される
領域の各点を、2枚の電極に挾まれた空間と、2枚の電
極に挾まれない空間に交互に通す。
に薄膜を形成する場合には、第1の実施形態と同様、反
応炉14内を真空状態に保ちながら基板保持電極2及び
高周波電極3の間に反応ガスを供給し、高周波電源(図
示省略)を用いて高周波電極13に高周波電力を与え、
これら2枚の電極間にプラズマを発生させる。このと
き、回転機構(図示省略)は、レンズ11を保持した基
板保持電極12を回転させることで、薄膜が形成される
領域の各点を、2枚の電極に挾まれた空間と、2枚の電
極に挾まれない空間に交互に通す。
【0044】本実施形態によれば、モニター装置15の
本体部15cが反応炉14の外部に配置されているた
め、装置本体が反応炉の内部環境の影響を全く受けず、
より精度の高い測定を行うことができる。
本体部15cが反応炉14の外部に配置されているた
め、装置本体が反応炉の内部環境の影響を全く受けず、
より精度の高い測定を行うことができる。
【0045】なお、本体部15cに加えて照射ユニット
15a及び受光ユニット15bのそれぞれも反応炉の外
部に設けるようにしてもよい。この場合、反応炉に側壁
に窓ガラスを嵌込み、ここに測定光及び反射光を通せば
よい。
15a及び受光ユニット15bのそれぞれも反応炉の外
部に設けるようにしてもよい。この場合、反応炉に側壁
に窓ガラスを嵌込み、ここに測定光及び反射光を通せば
よい。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、対象物に薄膜を均一に
形成しながら、薄膜の膜厚を直接測定することができ
る。
形成しながら、薄膜の膜厚を直接測定することができ
る。
【0047】
【図1】本発明の第1の実施形態のプラズマCVD装置
の概略を示す構成図。
の概略を示す構成図。
【図2】図1のプラズマCVD装置の高周波電極の上面
図。
図。
【図3】本発明の第2の実施形態のプラズマCVD装置
の概略を示す構成図。
の概略を示す構成図。
【図4】図1のプラズマCVD装置を上方から見た場合
の様子を示す構成図。
の様子を示す構成図。
【図5】従来の真空蒸着装置の一部を示した説明図。
【図6】薄膜に入射する光の反射率に関する説明図。
【図7】従来のプラズマCVD装置の概略を示す構成
図。
図。
【図8】高周波電極の中央部に貫通孔が形成されたプラ
ズマCVD装置の概略を示す構成図。
ズマCVD装置の概略を示す構成図。
【図9】図8のプラズマCVD装置を上方から見た場合
の様子を示す構成図。
の様子を示す構成図。
1、11、101、201、301:レンズ、 2、
3、12、13、202、203、302、303:電
極、 4、14、204、304:反応炉、 5、20
5:高周波電源、 6、15、110、305:モニタ
ー装置、 7:回転機構、 8:支持軸、 9:ホルダ
ー、 16:保持部材、 102:真空槽、 103:
レンズドーム、 104:ガラス材、 111:光源、
112:干渉フィルター、 113、114:反射
鏡、 115:検出器
3、12、13、202、203、302、303:電
極、 4、14、204、304:反応炉、 5、20
5:高周波電源、 6、15、110、305:モニタ
ー装置、 7:回転機構、 8:支持軸、 9:ホルダ
ー、 16:保持部材、 102:真空槽、 103:
レンズドーム、 104:ガラス材、 111:光源、
112:干渉フィルター、 113、114:反射
鏡、 115:検出器
Claims (7)
- 【請求項1】反応炉内に平行に設けられた電極A、Bの
間にプラズマを発生させ、前記電極Aに保持されている
対象物に薄膜を形成するプラズマCVD装置において、 前記対象物を保持した前記電極Aを回転させる回転機構
と、 前記薄膜に測定光を照射すると共に、前記薄膜の膜厚に
応じて変化する前記測定光の反射光を受光するモニター
装置とを備え、 前記電極Bは、 前記測定光及び前記反射光を遮らないように配置され、 前記回転機構は、 前記対象物を保持した前記電極Aを回転させることで、
前記薄膜が形成される領域の各点を、前記電極Aと前記
電極Bとに挾まれた空間と、前記電極Aと前記電極Bと
に挾まれない空間に交互に通すことを特徴とするプラズ
マCVD装置。 - 【請求項2】請求項1において、 前記電極Bは、前記回転機構の回転軸を含む仮想平面に
より2分された前記反応炉の一方の内部空間に配置さ
れ、 前記モニター装置は、前記電極Bが存在しない、前記仮
想平面により2分された前記反応炉の他方の内部空間に
配置されていることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 【請求項3】請求項1または2において、 前記電極Aは、円形の板状部材であり、 前記電極Bは、前記回転機構の回転軸上に中心点が存在
し、かつ、前記円形と半径がほぼ等しい扇形の板状部材
であることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 【請求項4】請求項3において、 前記扇形の中心角は、180°であることを特徴とする
プラズマCVD装置。 - 【請求項5】請求項1、2、3または4において、 前記モニター装置は、前記薄膜が形成される領域の、予
め定めた目標点における法線に対して略平行に前記測定
光を照射することを特徴とするプラズマCVD装置。 - 【請求項6】請求項1、2、3、4または5において、 前記薄膜が形成される領域を横切る仮想平面に沿って前
記モニター装置を揺動可能な揺動機構をさらに備えるこ
とを特徴とするプラズマCVD装置。 - 【請求項7】請求項1、2、3、4、5または6におい
て、 前記薄膜が形成される領域は、曲面であることを特徴と
するプラズマCVD装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7310761A JPH09143743A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | プラズマcvd装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7310761A JPH09143743A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | プラズマcvd装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09143743A true JPH09143743A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=18009164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7310761A Pending JPH09143743A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | プラズマcvd装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09143743A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100757855B1 (ko) * | 2006-09-11 | 2007-09-11 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 처리 방법 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7310761A patent/JPH09143743A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100757855B1 (ko) * | 2006-09-11 | 2007-09-11 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 처리 방법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6537832B2 (en) | Measuring apparatus and film formation method | |
JP4243374B2 (ja) | 光学的にモニタできるスパッタリング方法及びそのための装置 | |
US20100224486A1 (en) | Dynamic Film Thickness Control System/Method and its Utilization | |
KR101317536B1 (ko) | 광학식 막두께계 및 광학식 막두께계를 구비한 박막 형성장치 | |
US7008518B2 (en) | Method and apparatus for monitoring optical characteristics of thin films in a deposition process | |
US7321424B2 (en) | Self-referencing instrument and method thereof for measuring electromagnetic properties | |
CN113862629A (zh) | 一种光学薄膜沉积在线膜厚监控系统及方法 | |
WO2015004755A1 (ja) | 光学式膜厚計,薄膜形成装置及び膜厚測定方法 | |
CN117305796A (zh) | 一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 | |
JPH09143743A (ja) | プラズマcvd装置 | |
JPS6145702B2 (ja) | ||
Fukarek et al. | A novel setup for spectroscopic ellipsometry using an acousto‐optic tuneable filter | |
JPH11162954A (ja) | 光学的手段による薄膜測定方法及び装置並びに成膜装置 | |
JP2902048B2 (ja) | 光学的膜厚モニター及びこれを用いたスパッタリング装置 | |
JP2003503685A (ja) | 層厚測定法および装置 | |
KR100495361B1 (ko) | 측정장치 및 성막가공방법 | |
Bauer et al. | In situ optical multichannel spectrometer system | |
JP2524799B2 (ja) | 光入射角検出装置 | |
Elder et al. | Optical characterization of damage resistant kilolayer rugate filters | |
JP2000088531A (ja) | 薄膜の膜厚計測装置及び薄膜の膜厚計測方法 | |
US20050238795A1 (en) | Method and arrangement for the regulation of the layer thickness of a coating material on a web moved in its longitudinal direction | |
JP2006337303A (ja) | 真空室の湿度測定装置 | |
García-Segundo et al. | Determination of thin film optical properties by the photoacoustic OPC technique | |
Zoeller et al. | Direct optical monitoring enables high performance applications in mass production | |
JPS61288107A (ja) | 誘電体膜形成方法および装置 |