JPH1172309A - 膜厚モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多数の薄膜の膜厚監視を正確に行うことができ
る膜厚モニタ装置を、提供する。 【解決手段】薄膜形成装置の真空槽１内には、膜厚モニ
タ装置７が固定されている。この薄膜モニタ装置７は、
駆動ドラム１６及び従動ドラム１９の間に巻き付けられ
ているともに、駆動ドラム１６の回転によって各ドラム
１６，１９間で回転するフィルム，このフィルムＦ全体
を坩堝に面した方向から覆うとともに、フィルムＦの回
転方向に直交する方向に沿って形成されたスリットＳを
有し、フィルムＦの幅方向に移動自在に設けられたスリ
ット部材１１，及び、フィルムＦの幅方向に移動自在で
あって、スリットＳを通過した材料物資によってフィル
ムＦ上に形成されたモニタ用薄膜に光を照射するととも
に当該モニタ用薄膜からの反射光を受光するフォトリフ
レクタユニット３５を、有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置内におい
て基板上に形成された薄膜の膜厚を監視するための膜厚
モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜形成装置は、真空蒸着法やスパッタ
リング法に従い、真空槽内において極薄い薄膜を形成す
る装置である。このような薄膜形成装置によって薄膜形
成される基板が例えば光学部材や半導体である場合に
は、薄膜の厚さがそれら基板の性能に対して大きく影響
を及ぼしてしまう。従って、形成中の薄膜の厚さを正確
に監視することによって、薄膜形成量の制御を行わなけ
ればならない。

【０００３】そのため、従来、真空槽内に在る基板の厚
さを非接触で監視する薄膜モニタ装置が、種々提案され
ている。図１１は、その例として、真空蒸着装置内にお
いて基板と同様に薄膜が形成されるモニタガラスを設置
するとともに、このモニタガラス表面の反射率を真空槽
（蒸着釜）外から光学的に計測する薄膜モニタ装置の構
成を示す。

【０００４】図１１において、略円筒型の密閉容器であ
る真空槽（蒸着釜）５０内の空気は、バルブ６０によっ
て開閉される排気管６１を通じて、真空ポンプ６２によ
って吸引される。この真空槽（蒸着釜）５０の底面に
は、蒸着材料を蒸発させるための坩堝５４が設置されて
いる。また、この真空槽（蒸着釜）５０の上部には、多
数の光学部材（レンズＬ）を填め込むための透孔（図示
略）が穿たれた傘型のラック５１が、回転自在に装着さ
れている。

【０００５】以上を基本構成とする真空蒸着装置内にお
いて、薄膜モニタ装置は、以下のように構成される。即
ち、真空槽（蒸着釜）５０内の中程（ラック５１よりも
下方の空間）には、平面円形の平皿状受け皿５２が、４
本の支持棒５２ｂによって支持されている。この受け皿
５２の上面には、環状に切断された平面ガラスからなる
モニタガラス５３が、載置されている。そして、受け皿
５２における中心からオフセットした箇所には、モニタ
ガラス５３の下面の一部を坩堝５４に向けて露出する透
孔５２ａが、穿たれている。一方、真空槽（蒸着釜）５
０の底面における坩堝５４の脇には、透明ガラス５５が
填め込まれた観察窓５０ａが形成されている。この観察
窓５０ａの外側には、受け皿５２の透孔５２ａに向けて
白色光Ｂを出射する光源ランプ５６，及び、透孔５２ａ
を透過してモニタガラス５３の下面で反射した白色光Ｂ
の反射光Ｒを側方に向けて反射するミラー５７が、並べ
て設置されている。そして、このミラー５７によって反
射した反射光Ｒは、使用する波長のみ分光器５８で取り
出され、検知器５９によって検知される。

【０００６】以上のような構成により、真空蒸着装置内
において光学部材（レンズＬ）に対する薄膜形成が進行
すると、受け皿５２の透孔５２ａに露出しているモニタ
ガラス５３の下面にも、薄膜が形成される。このモニタ
ガラス５３に形成される薄膜の膜厚は、光学部材（レン
ズＬ）に形成される薄膜の膜厚と比例関係にある。そし
て、モニタガラス５３に形成される薄膜が厚くなってい
くと、光源ランプ５６から出射された白色光Ｂに対する
モニタガラス５３下面の反射率が変化する。従って、反
射光Ｒを受光した検知器５９の出力変化量に対して所定
の演算を施すことによって、光学部材（レンズＬ）に形
成される薄膜の膜厚を測定することができるのである。

【０００７】なお、一層の薄膜を形成し終わった後に別
の薄膜を形成する場合には、モニタガラス５３を受け皿
５２内で回転させて、モニタガラス５３の下面における
未だ薄膜が形成されていない領域を受け皿５２の透孔５
２ａに露出させる。このようにして、一層の薄膜を形成
する毎にモニタガラス５３を回転させることにより、一
枚のモニタガラス５３によって多層薄膜の膜厚監視を行
うことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
膜厚モニタ装置では、モニタガラス５３と光源装置５６
及び検知器５９との間の距離が長いので、受け皿５２の
透孔５２ａは大きくせざるを得なかった。その結果、モ
ニタガラス５３の面積に対する透孔５２ａの面積の割合
が大きくなるので、一層の薄膜を形成する毎に回転させ
る際の各モニタガラス５３の回転角が大きくなってしま
い、結果として、一枚のモニタガラス５３によって膜厚
監視可能な薄膜の層数が限られていた。なお、一枚のモ
ニタガラス５３によって膜厚監視可能な薄膜の層数を増
加させるために、単純にモニタガラス５３の径を大きく
することも考えられるが、そのようにすると、膜厚測定
モニタ装置の機構が大きくなってしまい、光学部材（レ
ンズＬ）に対する薄膜形成に影響が生じてしまう。

【０００９】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものである。即ち、本発明は、一枚のフィルム
を用いて多数の薄膜の膜厚監視を正確に行うことができ
る膜厚モニタ装置の提供を、課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の手段を採用した。即ち、請求項１
記載の発明は、真空槽内に配置された基板表面に拡散源
から拡散した材料物質を付着させることによって薄膜を
形成する薄膜形成装置における前記薄膜の膜厚を監視す
るための膜厚モニタ装置であって、互いに平行に配置さ
れた２本の軸と、前記両軸に対してベルト状に巻き付け
られたフィルムと、このフィルムを前記両軸間で回転さ
せる回転機構と、このフィルムの回転方向に沿ってスリ
ットが形成されているとともに、前記フィルムを前記拡
散源に面した側から覆いつつ前記フィルムの幅方向に移
動可能に設けられた遮蔽部材と、前記フィルムに対して
前記遮蔽部材によって覆われていない側から対向しつつ
前記フィルムの幅方向に移動可能に設けられ、前記遮蔽
部材の前記スリットを通過した前記材料物質によって前
記フィルム上に形成された薄膜に光を照射するとともに
この薄膜での反射光を受光するフォトリフレクタと、前
記スリットと前記フォトリフレクタとが前記フィルムの
幅方向において相互に同位置となるように前記遮蔽部材
と前記フォトリフレクタとを移動する移動機構とを、備
えたことを特徴とする。

【００１１】このように構成すると、移動機構により、
遮蔽部材とフォトリフレクタユニットとは、スリットと
フォトリフレクタユニットとがフィルムの幅方向におい
て相互に同位置となるように移動できる。拡散源から拡
散した材料物質は、このスリットを通過して、フィルム
上における当該スリットに対向している箇所に付着・凝
結する。フォトリフレクタは、この薄膜に光を照射する
とともにその反射光を受光して、この薄膜の反射率を算
出するのに用いられる反射光量信号を出力する。フォト
リフレクタは、フィルムに対向するように設けられてい
るので、モニタ用の薄膜が細くても、この薄膜からの反
射光を正確に受光することができる。従って、スリット
を細くして、モニタ用の薄膜を細くし、多数のモニタ用
の薄膜がフィルム上に形成されるように構成することが
できる。

【００１２】本発明が適用される薄膜モニタ装置は、真
空蒸着装置やスパッタリング装置である。請求項２記載
の発明は、請求項１において、前記遮蔽部材をスライド
自在に支持するとともにこの遮蔽部材によって覆われて
いない方向から前記フィルムを覆う筺体を更に備えたこ
とで、特定したものである。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１のフィル
ムが前記両軸に対して多重に巻き付けられていること
で、特定したものである。請求項４記載の発明は、請求
項１のフォトリフレクタが、前記両軸に巻き付けられた
フィルムを挟んで前記拡散源とは反対側に位置している
ことで、特定したものである。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１におい
て、前記フォトリフレクタによって受光された反射光量
に基づいて、前記フィルム上に形成された薄膜の反射率
を測定する反射率測定部を更に備えたことで、特定した
ものである。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項５におい
て、前記反射率測定部によって測定された反射率に基づ
いて、前記フィルム上に形成された薄膜の膜厚を算出す
るモニタ用膜厚算出部を更に備えたことで、特定したも
のである。

【００１６】請求項７記載の発明は、請求項６におい
て、前記モニタ用膜厚算出部によって算出された膜厚に
基づいて、前記基板表面に形成された薄膜の膜厚を算出
する基板膜厚算出部を更に備えたことで、特定したもの
である。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項７におい
て、前記基板膜厚算出手段によって算出された膜厚が目
標膜厚に達したか否かを判定する比較部を更に備えたこ
とで、特定したものである。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項８におい
て、前記薄膜の膜厚が目標膜厚に達したと前記比較部が
判定した時に前記拡散源からの前記材料物質の拡散を停
止する制御部を更に備えたことで、特定したものであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。 （真空蒸着装置及び膜厚モニタ装置の構成）図１は、本
発明の実施の形態である膜厚モニタ装置を組み込んだ真
空蒸着装置（薄膜形成装置）の概略断面図である。図１
において、蒸着釜１（真空釜）は、有底円筒形状を有し
ており、その上端は、ドーム型の天板１ａによって密閉
されている。この蒸着釜１の内部空間は、弁３によって
開閉される排気管２を通じて真空ポンプ４に連通してい
る。この真空ポンプ４は、排気管２を通じて蒸着釜１内
部の空気を外部に排出し、蒸着釜１内部の圧力を高真空
に引くことができる。

【００２０】また、蒸着釜１の底面１ｂ中央には、図示
せぬ抵抗加熱体によって蒸着材料（材料物質）を蒸発さ
せてその分子を拡散させる坩堝５（拡散源）が設置され
ている。なお、この真空蒸着装置によって多層膜形成が
行われる場合には、この坩堝５は、蒸着される蒸着材料
の種類に応じて複数個（例えば４，５個）設置される。

【００２１】また、天板１ａの中心には、図示せぬ駆動
モータによって回転駆動される回転軸６ａが、蒸着釜１
内面と同軸且つ気密に、貫通している。そして、この回
転軸６ａの先端（蒸着釜１内に進入した端部）には、蒸
着釜１の底面１ｂに向けて拡がった傘型のホルダ６が一
体に固着されている。このホルダ６には、その上面（外
面）と下面（内面）とを貫通するとともに、夫々、光学
部材としてのレンズＬが填め込まれた多数のレンズ保持
孔が穿たれている。

【００２２】また、蒸着釜１の中心軸上におけるホルダ
６の直下の空間には、膜厚モニタ装置７が、蒸着釜１の
内面から延びた４本の支持棒８を介して、保持されてい
る。なお、図１は、概略断面図故に膜厚モニタ装置７を
大きく描いているが、実際には薄膜モニタ装置７のサイ
ズは非常に小さいので、ホルダ６に装着されたレンズＬ
への蒸着材料の付着が、この薄膜モニタ装置７によって
妨げられることはない。

【００２３】図２は、膜厚モニタ装置７を斜め上方から
見た状態を示す斜視図である。図２に示されるように、
膜厚モニタ装置７の機構は、下端が開放した略箱形形状
を有する架台１０，この架台１０の下端をスライド自在
に閉じるスリット部材１１，ピニオンギア１２を回転さ
せることによってスリット部材１１をスライド駆動する
モータ１３，架台１０内部においてスリット部材１１の
スライド方向を向いた軸を中心に回転自在に設けられた
駆動軸部材１５及び従動軸部材１８，駆動軸部材１５に
対して相対回転不能に嵌合する駆動ドラム１６，従動軸
部材１８に対して相対回転不能に嵌合する従動ドラム１
９，駆動ドラム１６及び従動ドラム１９（互いに平行に
配置された２本の軸）に対してベルト状に巻き付けられ
たフィルムＦ，駆動軸部材５を回転駆動することによっ
てフィルムＦを両ドラム１６，１９（両軸）間で回転さ
せるモータ１４，及び、架台１０の上面に取り付けられ
た光学ユニット２０から、構成される。以下、これら各
部材の詳細な構成を、図３乃至図９を参照して説明す
る。

【００２４】遮光部材としてのスリット部材１１は、斜
視図である図３に示すように、平面矩形の板状部材であ
る。このスリット部材の一方の短辺（以下、「内端１１
ａ」という）の近傍には、この内端１１ａと平行に、幅
０．５ｍｍ程度のスリットＳが形成されている。また、
架台１０の内部から見て、スリット部材１１における内
端１１ａの左隣の長辺と平行に、ラックギア１１ｂが形
成されている。

【００２５】筺体としての架台１０は、斜視図である図
４や透視図である図５に示すように、スリット部材１１
を蒸着釜１の底面１ｂと平行な面内でスライド自在に保
持するための平面コの字状の枠部１０Ａと、この枠部１
０Ａの開放端（即ち、スリット部材１１が挿脱される端
部）１０１においてスリット部材１１に覆い被さるよう
に掛け渡されたモータベース部１０Ｂと、枠部１０Ａの
両側面（スリット部材１１のスライド方向と平行な側
面）におけるモータベース部１０Ｂが掛け渡されていな
い箇所から夫々立ち上がるとともに途中で直角に折れ曲
がって箱形の空間を形成する板状部材である筺部１０Ｃ
とを、一体に有している。

【００２６】枠部１０Ａ内部の幅は、スリット部材１１
の短辺よりも僅かに広く、枠部１０Ａ内部の奥行き（ス
リット部材１１のスライド方向，即ち矢印Ａ方向におけ
る長さ）は、スリット部材１１の長辺の長さよりも多少
大きく、枠部１０Ａの厚さはスリット部材１１の厚さと
略同じである。また、枠部１０Ａの下側内縁には、スリ
ット部材１１の脱落を防止する直線状内方フランジ１０
２，１０２が、矢印Ａ方向と平行に一体成形されてい
る。従って、スリット部材１１は、その内端１１ａを枠
部１０Ａ内方に向けて、開放端１０１から枠部１０Ａ内
に挿入されるとともに、枠部１０Ａ内において矢印Ａ方
向にスライド自在に支持される。そして、スリット部材
１１が枠部１０Ａ内に挿入されると、図６に示されるよ
うに、両者の上面は相互に面一となる。

【００２７】モータベース部１０Ｂは、内方フランジ１
０２，１０２との間にスリット部材１１の厚さ分の隙間
を開けて、枠部１０Ａの開放端１０１における端部１０
１ａ同士の間に、一体に掛け渡されている。このモータ
ベース部１０Ｂは、矢印Ａの方向に短い矩形の平面形状
を有しており、スリット部材１１が枠部１０Ａに挿入さ
れた際にラックギア１１ｂと重なる箇所には、ラックギ
ア１１ｂと平行且つラックギア１１ｂよりも幅広なスリ
ット１０３が形成されている。

【００２８】筺部１０Ｃは、枠部１０Ａの幅よりも薄い
板状部材から形成されており、その矢印Ａ方向における
長さは、枠部１０Ａの長さからモータベース部１０Ｂの
長さを減算したものと同じ長さとなっている。この筺部
１０Ｃの両側壁１０４，１０４は、矢印Ａ方向と平行な
長方形形状を有し、その外面は枠部１０Ａの外面と面一
になっている。また、これら両側壁１０４，１０４の上
端縁同士の間に掛けられた天板１０５も、矢印Ａ方向と
平行な長方形形状を有している。但し、この天板１０５
の中央には、矢印Ａ方向と平行なスリット１０５ａが形
成されており、このスリット１０５ａにより、天板１０
５は二分されている。なお、枠部１０Ａと筺部１０Ｃに
よって囲まれる内部空間のことを、以下においては、
「架台内部空間」と呼ぶ。

【００２９】図７に示されるように、架台１０のモータ
ベース部１０Ｂの上面には、二つのモータ１３，１４が
固定されている。このうちのモータ１３は、スリット１
０３内に入り込んでスリット部材１１のラックギア１１
ｂに噛合するピニオンギア１２を、保持して回転駆動す
る。従って、モータ１３がピニオンギア１２を所望の方
向に回転駆動すると、スリット部材１１が架台１０の枠
部１０Ａ内に進入する向き又は枠部１０Ａから突出する
向きへスライド駆動されるのである。即ち、モータ１３
及びピニオンギア１２が、移動機構を構成する。また、
モータ１４は、架台内部空間において駆動軸部材１５を
矢印Ａ方向に向けて保持するとともに、この駆動軸部材
１５をその中心軸を中心に回転駆動する。

【００３０】この駆動軸部材１５は、図７に示すように
円柱形状を有しているが、その中心軸と平行なキー（図
示略）がその外周面に形成されている。また、この駆動
軸部材１５は、モータ１４によって片持ち支持されてい
るので、架台１０の筺部１０Ｃにおける背面側（開口端
１０１とは逆側）の開口を通して、駆動ドラム１６をこ
の駆動軸部材１５に嵌合させることができる。

【００３１】この駆動ドラム１６は、駆動軸部材１５の
外径と略同径の内径，及び、駆動軸部材１５と同じ長さ
を有する円筒状部材であり、駆動軸部材１５に形成され
た図示せぬキーに係合するキー溝（図示略）がその内周
面に形成されている。従って、駆動ドラム１６は、駆動
軸部材１５に対して相対回転不能となっている。

【００３２】一方、駆動軸部材１５と同形状を有する従
動軸部材１８は、架台１０のモータベース部１０Ｂ上に
植設されたステー１７によって、架台内部空間において
矢印Ａ方向に向けられた状態で、回転自在に保持されて
いる。駆動ドラム１６と同形状を有する従動ドラム１９
は、架台１０の筺部１０Ｃにおける背面側開口を通し
て、従動軸部材１８に嵌合される。

【００３３】これら駆動ドラム１６と従動ドラム１９と
の間には、これら両ドラム１６，１９の全長と同じ幅
（約１５ｃｍ）のフィルムＦが、ベルト状に多重に巻き
付けられている。このフィルムＦは、０．５ｍｍ程度の
肉厚を有し、両ドラム１６，１９間を一巻した箇所毎
に、幅方向にわたるミシン目が形成されている。このフ
ィルムＦは、予め両ドラム１６，１９に巻き付けられて
おり、これら両ドラム１６，１９とともに、架台１０の
筺部１０Ｃにおける背面側開口を通して、架台内部空間
内にセットされる。そして、駆動ドラム１６がモータ１
４によって回転駆動されると、フィルムＦは、駆動ドラ
ム１６と従動ドラム１９との間でベルトコンベアの如く
回転する。

【００３４】この回転中、フィルムＦの坩堝５に面した
側は、スリット部材１１によって覆われるので、スリッ
ト部材１１が枠部１０Ａの最奥まで移動していれば、ス
リットＳに対向している位置を除いて薄膜の形成を受け
ない。同様に、フィルムＦのそれ以外の箇所は、架台１
０の筺部１０Ｃによって覆われているので、薄膜の形成
を受けない。

【００３５】これに対して、フィルムＦにおけるスリッ
トＳに対向している箇所には、スリット部材１１に形成
されたスリットＳを通過した蒸着材料分子が、付着・凝
結する。この際、図８に示すように、スリットＳはフィ
ルムＦの側縁と平行であり、その長さは両ドラム１６，
１９間に張られて平面状になった部分におけるフィルム
Ｆの長さと略同じであるので、モータ１４によってフィ
ルムＦが両ドラム１６，１９間で回転すると、フィルム
Ｆの側縁と平行な極細直線状の薄膜ｖが形成される（図
９参照）。そして、フィルムＦの幅方向へのスリット部
材１１のスライド移動に伴い、スリットＳは、フィルム
Ｆの背面側縁（図８の左側の縁）近傍に対向する位置か
ら正面側縁（図８の右側の縁）近傍に対向する位置まで
移動する。このようにスリットＳが移動すると、フィル
ムＦ上に形成される薄膜の位置も、フィルムＦの背面側
縁近傍から正面側縁近傍に向けて移動する。

【００３６】このようにして、フィルムＦ上に形成され
た薄膜の膜厚は、架台１０の筺部１０Ｃにおけるスリッ
ト１０５ａ内に固定された光学ユニット２０により、監
視される。この光学ユニット２０の内部構成を、図９の
拡大透視図に示す。この拡大透視図は、光学ユニット２
０の内部構成を、筺部１０Ｃにおける側壁１０４側から
透視した状態を示している。

【００３７】図９に示すように、この光学ユニット２０
の底面１９ａにおける両端には、フィルムＦと平行に光
学ユニット２０の短手方向を向いた軸を中心として回転
自在に、夫々プーリ３０，３１が取り付けられている。
これらのうち一方のプーリ３１は、ベルト３２を介して
モータ３３によって回転駆動される。また、各プーリ３
０，３１間には、ベルト３４が掛け渡されている。従っ
て、モータ３３がプーリ３１を所望の方向に回転させる
ことにより、一方のプーリ３０から他方のプーリ３１に
向けて、又はその逆の向きに、ベルト３４を移動させる
ことができる。

【００３８】このベルト３４には、光学ユニット２０の
長手方向（フィルムＦの幅方向）にのみスライド可能に
設けられたフォトリフレクタユニット３５が固着されて
いる。このフォトリフレクタユニット３５は、発光ダイ
オード３５１，この発光ダイオード３５１から発光され
た光をフィルムＦ上に形成された薄膜ｖに向けて出射す
るコリメータレンズ３５２，フィルムＦ上に形成された
薄膜ｖからの反射光を集光するコンデンサレンズ３５
３，及び、コンデンサレンズ３５３によって集光された
光を受光するフォトトランジスタ３５４を内蔵してい
る。

【００３９】このフォトリフレクタユニット３５は、フ
ィルムＦに対してスリット部材１１によって覆われてい
ない反対側から対向しつつスリット部材１１とともに移
動して、常にそのスリットＳの上方に位置するように、
モータ３３によって制御される。即ち、これらモータ３
３，両プーリ３０，３１，及びベルト３４が、移動機構
を構成している。

【００４０】次に、上述した各モータ１３，１４，３
３，及びフォトリフレクタユニット３５を制御するとと
もに、フォトトランジスタ３５４によって受光した反射
光量に基づいてレンズＬ表面に形成された薄膜の膜厚を
算出するために、蒸着釜１外に設けられた制御回路４０
を、図１０を参照して説明する。図１０に示すように、
この制御回路４０は、各モータ１３，１４，３３，フォ
トリフレクタユニット３５内の発光ダイオード３５１及
びフォトトランジスタ３５４，各坩堝５内の抵抗加熱体
５ａ（図１０では一つのみ図示），メインスイッチＳ
１，リセットスイッチＳ２，シフトスイッチＳ３，並び
に、ディスク装置４６に、夫々接続されている。

【００４１】制御回路４０は、メインスイッチＳ１が投
入されると、プログラム格納媒体であるディスク装置４
６に格納されているプログラムを実行することにより、
モータ制御部４１，反射率測定部４２，及び膜厚算出部
４３，比較部４４，蒸着制御部４５の各機能を、その内
部に夫々発生させる。

【００４２】回転機構及び移動機構の一部をなすモータ
制御部４１は、モータ１４を常時回転させて、フィルム
Ｆを一定方向に一定速度で高速回転させる。また、モー
タ制御部４１は、リセットスイッチＳ２が投入される
と、モータ１３及びモータ３３を同期回転させて、スリ
ット部材１１のスリットＳをフィルムＦの背面側縁近傍
に対向する位置へ移動させるとともに、フォトリフレク
タユニット３５をスリットＳの上方へ移動させる。さら
に、モータ制御部４１は、シフトスイッチＳ３が投入さ
れると、モータ１３及びモータ３３を同期回転させて、
スリット部材１１のスリットＳを若干量だけ開放端１０
１に向けて移動させるとともに、フォトリフレクタユニ
ット３５をスリットＳの上方へ移動させる。

【００４３】反射率測定部４２は、常時、発光ダイオー
ド３５１を発光させるとともに、フォトトランジスタ３
５４が受光した反射光量を監視する。そして、この反射
光量に基づき、フィルムＳ上におけるフォトトランジス
タ３５４と対向する位置に形成された薄膜の反射率を、
算出する。このようにして反射率測定部４２が算出した
反射率は、膜厚算出部４３に通知される。

【００４４】膜厚算出部４３は、反射率測定部４２から
通知された反射率に基づいて所定の演算を施すことによ
り、フィルムＦ上の薄膜の膜厚を算出するとともに（モ
ニタ用膜厚算出部に相当）、算出された膜厚に対して所
定の比例定数を積算することにより、ラック６にセット
されているレンズＬ上の薄膜の膜厚を算出する（基板膜
厚算出部に相当）。上述の比例定数は、蒸着釜１内で実
際に蒸着を行ったときにレンズＬに形成された薄膜の膜
厚，及び、フィルムＦ上に形成された薄膜の反射率に基
づいて、実験的に予め求められている。この膜厚算出部
４３によって算出されたレンズＬ上の膜厚の値は、比較
部４４に通知される。

【００４５】比較部４４は、通知された膜厚の値を、操
作者によって任意に設定される目標膜厚の値と比較する
とともに、通知された膜厚の値が目標膜厚に達すると、
蒸着制御部４５に対してその旨を通知する。

【００４６】蒸着制御部４５は、比較部４４からの通知
前（起動直後，又は、リセットスイッチＳ２の投入後）
においては何れかの坩堝５内の抵抗発熱体５ａに対して
電力を供給しているが、比較部４４からの通知がある
と、その抵抗発熱体５ａに供給していた電力を切断す
る。 （真空蒸着装置及び膜厚モニタ装置の動作）次に、以上
のように構成された真空蒸着装置及び膜厚モニタ装置の
動作を説明する。 ［第１層目の薄膜形成］まず、蒸着工程に先立って、操
作者は、蒸着釜１から天板１ａを取り外し、ホルダ６に
形成された各貫通孔にレンズＬをはめ込むとともに、各
坩堝５内に所定の薄膜形成物質を蒸着材料としてセット
する。また、所望の目標膜厚を制御回路４０の比較部４
４に設定する。

【００４７】操作者は、以上の準備を完了すると、蒸着
釜１を天板１ａによって密封するとともに、バルブ３を
開けて、吸引ポンプ４によって蒸着釜１内の空気を吸引
する。そして、この吸引ポンプ４の吸引によって蒸着釜
１内の圧力が１×１０^-5（Ｔｏｒｒ）程度まで引かれる
と、操作者は、メインスイッチＳ１及びリセットスイッ
チＳ２を投入する。すると、モータ制御部４１によっ
て、スリット部材１１のスリットＳが、フィルムＦの背
面側縁近傍に対向する位置へ移動されるとともに、光学
ユニット２０内のフォトリフレクタユニット３５がスリ
ットＳの直上へ移動される。同時に、モータ制御部４１
によってフィルムＦが両ドラム１６，１９間で高速回転
されるとともに、第１層目の蒸着材料がセットされた何
れかの坩堝５内の抵抗発熱体５ａに対して蒸着制御部４
５によって電力が供給される。

【００４８】この抵抗加熱体５ａに対する電力供給によ
って坩堝５内の温度が上昇すると、坩堝５内にセットさ
れた蒸着材料が蒸発し、その分子が蒸着釜１内に拡散す
る。このように拡散した蒸着材料の分子は、所定の確率
にて、ホルダ６にセットされた各レンズＬに付着・凝結
して薄膜を形成するとともに、スリットＳを介して、フ
ィルムＦ上のスリットＳに対向した位置にも薄膜を形成
する。

【００４９】この時、駆動ドラム１６が高速回転してい
るために、フィルムＦの全周にわたって均等な膜厚で極
細の直線状薄膜が形成される。また、ホルダ６にセット
された各レンズＬ上に形成される薄膜の成長速度，及び
フィルムＦ上に形成される薄膜の成長速度は、夫々一定
であるので、両薄膜の膜厚比は一定に保たれる。但し、
フィルムＦの全周の長さに対するスリットＳの長さの比
率が非常に低いために、各レンズＬ上の薄膜の膜厚に対
するフィルムＦ上の薄膜の膜厚の比率は、非常に低くな
っている。

【００５０】このような蒸着工程の間、フィルムＦ上に
形成された薄膜の反射率は、フォトリフレクタユニット
３５及び反射率測定部４２によって測定されている。そ
して、膜厚算出部４３は、測定された薄膜の反射率に基
づいてフィルムＦ上の薄膜の膜厚を算出するとともに、
算出したフィルムＦ上の薄膜の膜厚に所定の比例定数を
積算することにより、レンズＬ上の薄膜の膜厚を算出す
る。

【００５１】ところで、薄膜膜厚に対して反射率は周期
関数の関係にあるので、反射率に基づいて算出できるフ
ィルムＦ上の薄膜の膜厚のレンジは、それ程広くない。
しかしながら、上述したように、各レンズＬ上の薄膜の
膜厚に対するフィルムＦ上の薄膜の膜厚の比率は非常に
低くされているので、反射率に基づいて算出できるレン
ズＬ上の薄膜の膜厚のレンジは、非常に広くなってい
る。

【００５２】膜厚算出部４３にて算出されたレンズＬ上
の薄膜の膜厚は、比較部４４によって目標膜厚と比較さ
れる。そして、算出された膜厚が目標膜厚に達すると、
蒸着制御部４５は、坩堝５内の抵抗加熱体５ａに対する
電力供給を停止し、一層目の薄膜形成工程を終了する。 ［第２層目以降の薄膜形成］ホルダ６にセットされてい
るレンズＬに対して２層目以降の薄膜を形成する場合に
は、操作者は、シフトスイッチＳ３を投入する。する
と、モータ制御部４１によって、スリット部材１１のス
リットＳが、開放端１０１側へ若干量だけ移動されると
ともに、光学ユニット１９内のフォトリフレクタユニッ
ト３５がスリットＳの上方へ移動される。同時に、その
層の蒸着材料がセットされた何れかの坩堝５内の抵抗発
熱体５ａに対して蒸着制御部４５によって電力が供給さ
れる。

【００５３】すると、上述した第１層目の場合と同様に
して、フィルムＦ上のスリットＳに対向している位置に
薄膜が形成され、このフィルムＦ上の薄膜の反射率に基
づいて、ホルダ６にセットされているレンズＬの膜厚が
算出される。そして、この膜厚が目標膜厚まで達する
と、その層の薄膜形成工程が終了する。

【００５４】以上の薄膜形成工程を繰り返した結果、最
外層の薄膜形成工程が完了すると、操作者は、吸引ポン
プ４を停止させるとともに、外気をバルブ３から蒸着釜
１内に導入して、天板１ａを蒸着釜１から外す。 ［フィルム除去時］以上のような薄膜形成を繰り返した
結果、フィルムＦの正面側縁近傍まで薄膜が形成された
場合には、操作者は、最外層のフィルムＦを一巻分だけ
はぎ取って、未だ薄膜形成のなされていない部分を、フ
ィルムＦの表に出した後に、リセットスイッチＳ２を投
入する。すると、スリット部材１１のスリットＳが、再
度、フィルムの背面側縁近傍に対向した位置へ移動する
とともに、フォトリフレクタユニット３５が、スリット
Ｓの上方へ移動する。 ［フィルム交換時］以上のフィルムはぎ取りを繰り返し
た結果、両ドラム１６，１９間に巻き付けられたフィル
ムＦが無くなってしまった場合には、駆動ドラム１６を
駆動軸部材１５から取り外すとともに従動ドラム１９を
従動軸部材１８から取り外し、新品のフィルムＦが多重
に巻き付けられている駆動ドラム１６及び従動ドラム１
９を、架台内部空間にセットする。

【００５５】以上説明したように、本実施形態の膜厚モ
ニタ装置によると、高速回転するフィルムＦ上にモニタ
用の薄膜が形成されので、モニタ用の薄膜が均等になっ
て正確な薄膜監視に寄与する。フィルムＦ上に形成され
たモニタ用の薄膜は、フィルムＦに対向しつつスリット
Ｓと同期して移動するフォトリフレクタユニット３５に
よって測定されるので、モニタ用薄膜の幅は、あまり広
くなくても良い。

【００５６】従って、一枚のフィルムＦ（ミシン目相互
間の部分の事）上に多数本のモニタ用薄膜を形成するこ
とができるので、装置規模を大きくすることなく、一枚
のフィルムＦで膜厚監視可能な薄膜の層数を多くするこ
とができる。このように膜厚監視可能な薄膜の層数が多
くなれば、フィルムＦのはぎ取り作業回数が非常に少な
くて済む。また、フィルムＦをはぎ取るだけで、直ちに
膜厚監視を再開できるので、作業再開に要する手間を軽
減することができる。また、膜厚モニタ装置７全体のサ
イズが小さくて済み、反射率測定に要する光路長も短く
て済むので、測定時におけるノイズの混入を避けること
ができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜厚モニ
タ装置によると、一枚のフィルム上に極細のモニタ用薄
膜を均等な膜厚で形成することができるので、一枚のフ
ィルムを用いて多数の薄膜の膜厚監視を正確に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態である膜厚モニタ装置を
組み込んだ真空蒸着装置の断面図

【図２】 図１の膜厚モニタ装置の斜視図

【図３】 図２のスリット部材の斜視図

【図４】 図２の架台の斜視図

【図５】 架台の透視図

【図６】 架台の枠部にスリット部材を挿入した状態を
示す斜視図

【図７】 架台に各モータ，ピニオンギア，各軸部材及
び光学ユニット取り付けた状態を示す斜視図

【図８】 架台内空間におけるスリットとフィルムの状
態を示す透視図

【図９】 光学ユニットの透視図

【図１０】 制御回路を示すブロック図

【図１１】 従来の膜厚モニタ装置を組み込んだ真空蒸
着装置の断面図

【符号の説明】

１ 蒸着釜 ６ ホルダ ７ 膜厚モニタ装置 １０ 架台 １２ ピニオンギア １３，１４ モータ １５ 駆動軸部材 １６ 駆動ドラム １７ ステー １８ 従動軸部材 １９ 従動ドラム ２０ 光学ユニット ３５ フォトリフレクタユニット Ｆ フィルム Ｌ レンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空槽内に配置された基板表面に拡散源か
   ら拡散した材料物質を付着させることによって薄膜を形
   成する薄膜形成装置における、前記薄膜の膜厚を監視す
   るための膜厚モニタ装置であって、 互いに平行に配置された２本の軸と、 前記両軸に対してベルト状に巻き付けられたフィルム
   と、 このフィルムを前記両軸間で回転させる回転機構と、 このフィルムの回転方向に沿ってスリットが形成されて
   いるとともに、前記フィルムを前記拡散源に面した側か
   ら覆いつつ前記フィルムの幅方向に移動可能に設けられ
   た遮蔽部材と、 前記フィルムに対して前記遮蔽部材によって覆われてい
   ない側から対向しつつ前記フィルムの幅方向に移動可能
   に設けられ、前記遮蔽部材の前記スリットを通過した前
   記材料物質によって前記フィルム上に形成された薄膜に
   光を照射するとともにこの薄膜での反射光を受光するフ
   ォトリフレクタと、 前記スリットと前記フォトリフレクタとが前記フィルム
   の幅方向において相互に同位置となるように、前記遮蔽
   部材と前記フォトリフレクタとを移動する移動機構とを
   備えたことを特徴とする薄膜モニタ装置。
2. 【請求項２】前記遮蔽部材をスライド自在に支持すると
   ともに、この遮蔽部材によって覆われていない方向から
   前記フィルムを覆う筺体を更に備えたことを特徴とする
   請求項１記載の薄膜モニタ装置。
3. 【請求項３】前記フィルムは前記両軸に対して多重に巻
   き付けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜
   モニタ装置。
4. 【請求項４】前記フォトリフレクタは、前記両軸に巻き
   付けられたフィルムを挟んで前記拡散源とは反対側に位
   置していることを特徴とする請求項１記載の薄膜モニタ
   装置。
5. 【請求項５】前記フォトリフレクタによって受光された
   反射光量に基づいて、前記フィルム上に形成された薄膜
   の反射率を測定する反射率測定部を更に備えたことを特
   徴とする請求項１記載の薄膜モニタ装置。
6. 【請求項６】前記反射率測定部によって測定された反射
   率に基づいて、前記フィルム上に形成された薄膜の膜厚
   を算出するモニタ用膜厚算出部を更に備えたことを特徴
   とする請求項５記載の薄膜モニタ装置。
7. 【請求項７】前記モニタ用膜厚算出部によって算出され
   た膜厚に基づいて、前記基板表面に形成された薄膜の膜
   厚を算出する基板膜厚算出部を更に備えたことを特徴と
   する請求項６記載の薄膜モニタ装置。
8. 【請求項８】前記基板膜厚算出手段によって算出された
   膜厚が目標膜厚に達したか否かを判定する比較部を更に
   備えたことを特徴とする請求項７記載の膜厚モニタ装
   置。
9. 【請求項９】前記薄膜の膜厚が目標膜厚に達したと前記
   比較部が判定した時に前記拡散源からの前記材料物質の
   拡散を停止する制御部を更に備えたことを特徴とする請
   求項８記載の膜厚モニタ装置。