JPS58162805A - 光学的蒸着膜厚モニタ−方法 - Google Patents

光学的蒸着膜厚モニタ−方法

Info

Publication number
JPS58162805A
JPS58162805A JP4459182A JP4459182A JPS58162805A JP S58162805 A JPS58162805 A JP S58162805A JP 4459182 A JP4459182 A JP 4459182A JP 4459182 A JP4459182 A JP 4459182A JP S58162805 A JPS58162805 A JP S58162805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reflected
light source
incident
intensity
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
Application number
JP4459182A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Miyauchi
靖 宮内
Motoyasu Terao
元康 寺尾
Kazuo Shigematsu
和男 重松
Keizo Kato
恵三 加藤
Shinkichi Horigome
堀篭 信吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4459182A priority Critical patent/JPS58162805A/ja
Publication of JPS58162805A publication Critical patent/JPS58162805A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄膜を形成するのに用いられる装置、たとえ
ば蒸着装置、スパッタ装置、イオンブレーティング装置
、気相反応装置などに関するものである。
従来の蒸着中の膜厚測定は、特公昭55−37681に
述べられているように透過率のみ、るるいは反射率のみ
の測定によって行っていたため、膜厚のみしか知ること
ができなかった。17’C,従来の反射率の測定法では
、西独□ffenlegungsshrift2522
928のp:g、aのように、基板に対して斜めに光を
入射させていたので、薄膜が形成される基板が回転など
の運動に伴って上下に振扛る場合、その影醤が大きかっ
た。また、周囲温度による光源の輝度変動のために#j
足積度が悪かった。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を除去し、
蒸着中の薄膜の膜厚を安定にかつ正確にモニターできる
方法を提供することにるる。
上記の目的を達成するために、本発明では光源から出た
光束をレンズで集光し、ハーフゼラーに入射させる。そ
うするとめる一定の光量は透過し、ある一定の光量はハ
ーフミラ−で入射光に対して(0°以外の)−足の角度
を持つ方向に反射される。
上記の、入射光に対して一定の角度を持つ方向に反射し
てきた光量を411変動モニター用のディテクタに入れ
る。このディテクタで周囲温度による光源の輝度変動t
モニターするのでおる。
ハーフミラ−を透過してきた光融け、蒸着されようとす
る基板にほぼ垂直に入射する。すると、ある一定の光量
はそのまま透過し透過牟測足用のディテクタに入り、あ
る一定の光量は基板で反射する。反射した光量は、入射
してきた光路を再び通シ、ハーフミラ−で光源輝度変動
モニター用のディテクタと180°反対側に反射し、反
射率測定用のディテクタに入る。このようにして各ディ
テクタに入った出力を増幅器で個々に増幅する。そして
光源の輝度変動分會除云するために、まず割算器を用い
て透過率測定用ディテクタの出力を光源輝度変動モニタ
ー用ディテクタの出力で割る。
ここで得られた出力を透過率(相対値)とする。
測定に際してはまず未蒸着の基板に対して光源から光線
を投射し、増幅器の利得を111jg、シて指示計の指
tL′ftたとえば100とする。lた、割算器を用い
て反射率測定用ディテクタの出力を光源輝度変動モニタ
ー用ディテクタの出力で割る。ここで得られた出力を反
射率(相対1[)とする。もちろん反射率の絶対値を示
すように調整してもよい。
測定に際してはまず未蒸着の基板に対して光源から光−
を投射し、増幅器の利得を調歪して指示計の指度をたと
えば4とする。
未蒸着の基板に対しての透過率9反射率をそれぞれ適当
な値に設定する。基板を回転させながら、単−元本の蒸
着を開始するとその膜厚に従って指示針が振れる。ここ
で、所望の透過率の値に達した時に蒸着を停止すれば、
基板上に所要膜厚の蒸着腰が得られることになる。ある
いは、透過率のかわりに反射率を用いても膜厚制御は行
なえる。
三元素のtkfFの場合、膜厚、膜組成によって透過率
1反射率がかわってくる。従って測定波長における膜厚
と反射率、透過率の関係が組成をパラメータとしてわか
っていれば、これらのグラフから、透過率と反射単を測
定すれば膜厚と膜組成がわかる。
三元系以上の蒸着の場合は、元X数よシ1つ少ない波長
の違う光源を用いれば、各波長での透過率9反射率から
膜厚、膜組成がわかる。各波長の光は、少なくとも途中
から同一光路を通って上記のハーフミラ−に入射するよ
うに、光源自体の波長を変えたり、複数の光源から光を
別のハーフミ2−やプリズムでまとめるようにするのが
好ましい。これらのハーフミラ−の代わプにノ1−7プ
リズムなど、類似の憬能′It狩つ九他の光字素子を用
いて吃よい。蒸着中に透過率9反射率を同時にモニター
しながらフィードバックすれば、所要の膜厚と膜組成が
得られる。
上記の光源としては、発光ダイオード(以下LEDと呼
ぶ)、半導体レーザ、ガスレーザ、白熱電球が好ましく
、時にLEDが好ましい。これらの光源の波長は、記録
または再生に用いる光源(たとえば半導体レーザ)の波
長と同一であるのが好ましいが、別の波長のものも用、
いることができる。波長が異なる場合、透過率や反射単
の波長依存性をあらかじめ測定しておき、記録または再
生用光源の波長における透過率や反射単に決算して表示
するのが時に好ましい。
上記のハーフミラ−は、たとえばガラス板にA L 、
 A uなどを蒸着したものであり、その膜厚會かえる
ことにより、透過する光量とノー−7ミラーで入射光に
対して一定の角度(たとえば90°)を持つ方向に反射
する光at自由にかえることができる。ノ・−フミラー
のかvDに、プリズムを用いてもよい。
上記のディテクタとしては、フォトトランジスタ、フォ
トダイオード、光電子増倍管、光電管などが好ましい。
特に、フォトトランジスタが好ましい。
上記の基板として、ガラス、プラスチック、酸化物、金
属、これらの複合体などめらゆるものが使える。
本発明の基板上に形成する薄膜としてA/I1.。
Au、Tb、Fe、Bhなどの金属、Bt、tどの半金
属、Teなどの半導体、これらの酸化物、およぴパラフ
ィンなどの肩愼物よシなる群より遺ばれた少なくとも一
者を主成分とする膜など、透過。
反射する膜ならほとんどあらゆるものを用いることがで
きる。
本発明で用いる光源やディテクタは、蒸着槽の内部に入
れても使用できる。しかし、蒸着源が近くにあるため、
輻射熱による温度変化が激しい。
このために光源eディテクタの特性がかわってしまうこ
とがある。その時は、輻射熱を防ぐ一つの対策として遮
へい板を設ければよい。
ディテクタで検出する光量が迷光に大きく影響される場
合は、光源に直流電源を用いないで、パルス電源、高周
波電源、低周波電源などを用い、光源の周期と同じ周期
金もつ成分だけとれば迷光は除去できる。
以下、本発明の一芙−施例を峰細に説明する。
第1図は本発明に係る測定方法を示す図でるる。
LEDIからの光束を凸レンズ2で来光し、ハーフミラ
−3で、ある一定の光量全光源輝度fW/Ibモニター
用フォトトランジスタ4の方向に反射させる。バー7ミ
2〜3を透過してきた光−は、蒸着されているガラス基
板5に入射する。ガラス基板5は回転している。ここで
、ある一定の光量はそのままガラス基板5を透過し透過
率測定用フォトトランジスタ6に入る。また蒸着膜7で
反射してきたある一定の光量は、入射してきた光路を再
び通り、ハーフミラ−3で直角方向に反射される。
反射された光量は反射率測定用フォトトランジスタ8に
入る。このようにして各フォトトランジスタに入ってき
た光量を増幅器9,10.11で別個に増幅し、LED
lの輝度変動分を除去するために、透過率測定用フォト
トランジスタ6、反射率1111J足用フォトトランジ
スタ8の各出力を光源輝ff動モニター用フォトトラン
ジスタ4の出力で割算器12.13を用いて割算を行っ
た。ここで得られて各出力を透過率9反射率とし、電圧
計14.15、レコーダ16.17に表示させた。
ここで、Teを蒸着した時の電圧計の振れtを第2図に
示す。この図よシ透過率9反射率のどちらの値を用いて
もTeの蒸fF展厚を制御できた。たとえば、Teの蒸
着膜を30(nm)の膜厚に形成しだい場合、透過率な
ら13〔%〕、反射率なら44〔%〕の時点で蒸着を停
止すればよい。
また、TeSeを蒸着した場合の電圧計の振れ量を第3
図に示す。図中の%はBe含有量である。
このグラフのようにSeの含vtをパラメータとして何
本も測定して用意しておけば、そnらから膜厚、膜組成
がわかる。蒸着中に透過率と反射率を同時にモニターし
ながらフィードバックすることによシ、所要の膜厚と膜
組成が得られた。
また、ASTeSe7蒸着した場合は、LEDIと波長
の違うLEDI’を用い、それぞれの光線をシャッタ1
9で父互に開閉させ、ノ1−フミ73’で同一光路を逼
ってハーフミラ−3に入射するようにした。そして、各
波長での透過率9反射率を測定することにより、膜厚と
膜組成がわかった。
この実施例の#h会、LEDI、1’と各フォトトラン
ジスタ4,6.8を真空蒸着槽の内部に入れてあり、蒸
着源180近くにめったため、そのままでは輻射熱によ
る@度変化が激しかった。そこで、輻射熱を防ぐために
蒸着源と光学系との間に遁へい板を設け、遮へい板で吸
収された熱は熱伝導によって遠くに逃がすようにした。
こうすることにより、LEDI、1’の輝度変IItb
をおさえ、各フォトトランジスタ4,6.8の暗電流を
少なくすることができ、安定した出力が得られた。
LEDI、1’の電源として直流電源のかわりに、パル
ス電源、低周波゛成源、高周波電源のうちの1者を用い
、測定値から電源の周波数と同一周波数の成分を抽出す
れば、外部からの迷光の影響を除去でき、測定積置が向
上した。
本夷鬼例によれば、簡単な測定装置でろυながら、蒸着
中の膜厚測定が透過率1反射率のどちらの([k用いて
も行え、外部の温度変化、外部からの迷光の影響を除去
でき、安定でかつ正確な膜厚制御が行なえる。
本発明によれば、ハーフミラ−を用いているため、基板
で反射してきた光線が同じ光路を通り、ハーフミラ−で
直角方向に反射させてディテクタに入射させることがで
きるので、基板の上下ぶれによる影参が少なくてすむ。
また、ノ・−7ミラーで光量を2つにわけているため、
光源からの入射光を直角方向に反射させた光量の変動で
光源の変動分がモニターできる。従って光源の輝度変動
や外部光の影響が除去できる。また、透過率と反射率を
同時に測定できるので膜厚はもちろん、膜組成によって
はその膜組成の確認もできる。この測定装置は、蒸涜装
置に限らず、スパッタ装置、イオンブレーティング装置
、気相反応装置など薄膜金形成する装置すべてに使用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例おける測定方法を示す図、第
2図は、本発明の実施例におけるTeを蒸着した場合の
電圧計の振れを示す図、第3図は、本発明の実施例にお
ける’l’e5eを蒸着した場合の8C含有蓋の違いに
よる電圧針の振れの変化を示す図である。 1.1′・・・LED、2・・・凸レンズ、3.3’・
・・ハーフミラ−14,6,8・・・フォトトランジス
タ、5・・・ガラス基板、7・・・蒸着膜、9,10.
11・・・増tm器、12.13・・・割算器、14.
15・・・電圧針、16.17・・・レコーダ、18・
・・蒸着源、19¥I 1 図 第2 口 θ   /θ   2θ   3θ   #   9巣
厚勧γう 第13 口 膜厚(スリ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、蒸着中の薄膜に光−’trよぼ垂直に入射させ、そ
    の薄膜で反射した光線をハーフミラ−で入射光に対して
    一定の角度を持つ方向に反射させ、その強度を検出する
    ことを特徴とする光学的蒸着膜厚モニタ一方法。 2 上記薄膜に入射させる光dk、薄膜に入射させる前
    に、ハーフミ2−でるる一定の光量を入射光に対して一
    定の角度を持つ方向に反射させその光量をモニターする
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光字的蒸
    着膜厚モニタ一方法。 & 蒸着中の透過率1反射率を同時にモニターしながら
    フィードバックさせることによシ、所要の膜厚、膜組成
    が得られることを特徴とする光学的黒yII膜厚モニタ
    一方法。
JP4459182A 1982-03-23 1982-03-23 光学的蒸着膜厚モニタ−方法 Pending JPS58162805A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4459182A JPS58162805A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 光学的蒸着膜厚モニタ−方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4459182A JPS58162805A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 光学的蒸着膜厚モニタ−方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58162805A true JPS58162805A (ja) 1983-09-27

Family

ID=12695712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4459182A Pending JPS58162805A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 光学的蒸着膜厚モニタ−方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58162805A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0345773A2 (en) * 1988-06-08 1989-12-13 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Microspectroscope
JP2002107116A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Susumu Nakatani 平坦度等測定装置
JP2006300811A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Hitachi Displays Ltd 薄膜の膜厚測定方法、多結晶半導体薄膜の形成方法、半導体デバイスの製造方法、およびその製造装置、並びに画像表示装置の製造方法
JP2019144217A (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 国立大学法人千葉大学 膜厚測定装置、これを用いた蒸着装置及び膜特性評価装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0345773A2 (en) * 1988-06-08 1989-12-13 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Microspectroscope
JP2002107116A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Susumu Nakatani 平坦度等測定装置
JP2006300811A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Hitachi Displays Ltd 薄膜の膜厚測定方法、多結晶半導体薄膜の形成方法、半導体デバイスの製造方法、およびその製造装置、並びに画像表示装置の製造方法
JP2019144217A (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 国立大学法人千葉大学 膜厚測定装置、これを用いた蒸着装置及び膜特性評価装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3869211A (en) Instrument for measuring thickness of thin film
US3654109A (en) Apparatus and method for measuring rate in flow processes
US4243882A (en) Infrared multilayer film thickness measuring method and apparatus
US3892490A (en) Monitoring system for coating a substrate
JPH0224502A (ja) 膜厚測定方法
US20070009010A1 (en) Wafer temperature measuring method and apparatus
JP3309101B2 (ja) 薄膜の屈折率測定方法および装置
Lu et al. Improved method of nonintrusive deposition rate monitoring by atomic absorption spectroscopy for physical vapor deposition processes
US3449051A (en) Differential optical system and optical elements therefor
JPS58162805A (ja) 光学的蒸着膜厚モニタ−方法
US3773548A (en) Method of monitoring the rate of depositing a coating solely by its optical properties
TWI452257B (zh) State measurement device and state measurement method
JPH0370915B2 (ja)
US5598260A (en) Apparatus and method for optical-based flux monitoring of an effusion cell adjacent the output orifice
JPH0599751A (ja) 赤外線放射温度測定方法
Buchele A self-balancing line-reversal pyrometer
JPS619575A (ja) 薄膜形成方法および装置
JPS6073407A (ja) 膜厚モニタ
JPS58140605A (ja) 光学薄膜の膜厚制御方法
JPS593698B2 (ja) キヨウメンハンシヤリツソクテイソウチ
Decker et al. Techniques of measurement of reflectance and transmittance of thin film coatings as a function of temperature
JPH0443222B2 (ja)
Peršin et al. Effect of thermal treatment on the characteristics of interference Fabry-Perot filters
JP2970020B2 (ja) コーティング薄膜の形成方法
JPH0458139A (ja) 赤外線光学装置