JPH03156326A - 放射温度測定装置 - Google Patents

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】 〔概　要〕 スパッタ装置、ＣＶＤ装置等の薄膜形成装置における薄
膜形成用基板の温度測定に用いる放射温度測定装置、特
に計測用プローブに関し、基板に対する成膜時に計測用
プローブ内の光反射用のミラー面に反射率の低い薄膜、
特に透明な薄膜が付着しても、前記基板温度を正確に測
定可能にすることを目的とし、 一端に被測定物からの赤外線に対する受光口を有し、か
つ折り曲げ部に光反射用のミラーを配置したＬ型の光導
入管を有し、該光導入管の他端に集光レンズと光伝送用
の光ファイバとからなる集光光学部を気密に結合した計
測用プローブを装備し、薄膜形成装置内の被測定物の温
度を測定する装置構成において、上記ミラーが、反射率
の高いミラーの表面に前記被測定物に被着形成する薄膜
と同一な薄膜を設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明はスパッタ装置、真空蒸着装置等の薄膜形成装置
における薄膜形成用基板の温度測定に用いる放射温度測
定装置に係り、詳細には計測用プローブの改良に関する
ものである。

スパッタ装置、ＣＶＤ装置等の薄膜形成装置において基
板旧に種々の薄膜を被着形成する場合、その基板温度に
よって形成される薄膜の構造、性質、或いは基板に対す
る薄膜の付着強度が変化するため、基板温度の正確な測
定と制御が極めて重要であり、特に透明な薄膜を形成す
る際の薄膜形成用基板の温度をスパッタ微粒子、或いは
成膜蒸気等によって妨げられることなく、正確に測定し
得る放射温度測定装置が必要とされている。

〔従来の技術〕

従来、スパッタ装置、ＣＶＤ装置等の薄膜形成装置にお
いて薄膜形成用基板の温度測定に用いる放射温度測定装
置及び方法は特開平１−１０７１２０号公報によって既
に提案されている。

即ち、その測定装置は例えば第６図に示すように、一端
が開放された受光口３を備えたＬ型の光導入管２内の折
り曲げ部に受光口３より導入した被測定物からの光（赤
外線）を９０°反射するミラー４が配置され、該光導入
管２の他端には保護ガラス６を介在して集光レンズ７及
び該集光レンズ７で集光した赤外線を入射し、かつ光伝
送用の光ファイバ８の受光端部とを光学的に組合わせて
金属ベローズ９等により被包された集光光学部５が気密
に結合された構成の計測用プローブｌからなり、被測定
物から放射された赤外線を該計測用プローブ１を通し、
かつ前記光ファイバ８により光電変換式温度測定器１０
へ伝送することによって前記被測定物の温度測定を可能
にしている。

従って、上記した温度測定装置を用いて例えばスパッタ
装置内の薄膜を形成すべき基板１４の温度を測定するに
は、第７図に示すように前記計測用プローブ１をスパッ
タ装置１１０所定挿入口１２より内部へ移動可能に挿入
し、挿入した前記プローブ１の金属ベローズ９の一部を
該装置１１の挿入口１２でＯリングとねし止め等により
気密に密接固定する。

次に測定に際しては該計測用プローブ１の受光口３を前
記基板１４に近接し、該基板１４から放射される赤外線
を受光口３より導入しミラー４にて９０゜反射した後、
前記集光レンズ７によって光ファイバ８の受光端に集光
入射させ、該光ファイバ８を通して装置外部の光電変換
式温度測定器１０に伝送することによって前記基板温度
を計測し、その測定温度を表示器１３にて表示するよう
にしている。

なお、このような従来の計測用プローブ１において、該
集光レンズ７の前面に保護ガラス６を設け、また光導入
管２をＬ型にしてその光導入管２内の折り曲げ部にミラ
ー４を配置した構成としている所以は、温度測定の際に
基板１４に成膜される薄膜が集光レンズ７に付着して汚
されることを防止するためであり、また該ミラー４にも
薄膜が付着してその反射率が変化し、基板温度を正確に
測定することができなくなる問題が生じるが、この問題
は前記基板に被着する薄膜と同じ膜材料で形成したミラ
ーを用いることによって解決している。

ところで、上記した従来の計測用プローブ１におけるミ
ラー４としては、反射率の高い薄膜、例えば金属薄膜等
を基板１４上に成膜する場合の基板温度の測定に対して
は、その成膜材料で反射率の高いミラーを形成すること
ができ、これを適用することが可能であるが、そのよう
な金属薄膜以外の比較的反射率の低い薄膜、例えば透明
なＡ　Ｉ！ｔｏ３酸化物薄膜などを基板１４上に成膜す
る場合に、その成膜材料で反射率の良いミラーを形成す
ることは不可能であり、反射率の低い透明な薄膜を被着
する際の基板の温度を正確に測定することができないと
いう欠点があった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、基板に対する成
膜時に計測用プローブ内の光反射用のミラー面に反射率
の低い薄膜、特に透明な薄膜が付着しても、前記基板温
度を正確に測定可能にした新規な放射温度測定装置を提
供することを目的とするものである。

「発明が解決しようとする課題〕 〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記した目的を達成するため、一端に被測定物
からの赤外線に対する受光口を有し、かつ折り曲げ部に
光反射用のミラーを配置したＬ型の光導入管を有し、該
光導入管の他端に集光レンズと光伝送用の光ファイバと
からなる集光光学部を気密に結合した計測用プローブを
装備し、薄膜形成装置内の被測定物の温度を測定する装
置構成において、を記ミラーが、反射率の高いミラーの
表面に前記被測定物に被着形成する薄膜と同一な薄膜を
設けた構成とする。

〔作　用〕

スパッタ装置により例えばＡ　ｌ　ｚＯｘからなる透明
な酸化物薄膜を形成する基板の温度を前記計測用プロー
ブにより測定する場合、第２図に示すように該計測用プ
ローブ内に設置した光反射用のミラー２１の反射率の高
いＡＩ２からなるミラー面上に、Ａ　ｆｆｉ　、（ｈ等
からなる透明な酸化物薄膜２２が被着されると、そのミ
ラー２１に投射した光は被着した透明酸化物薄膜２２の
表面での反射光と本来の＾ｌミラー２１の表面での反射
光が干渉し合って」亥ミラー２１の反射率が変化する。

その反射光の干渉は、ミラー面上に被着した膜の厚さ：
ｄ、ミラー面上に被着した膜の屈折率：ｎ、屈折角＝θ
′、光の波長：λとすると次式で表される。

２ｎｄ　　−ｃｏｓθ’　　＝ｍλ そして、ｍ＝１．２．・・・のときの反射光は強（なり
、ｍ＝１／２．３／２．５／２．　・・・（７）ときの
反射光は弱くなる。

また反射率の高いＡｆｆｉからなるミラー面上に、八〇
２０．からなる酸化物薄膜をそれぞれ４０ｎｎ＋（０，
０４μｍ）、　８０ｎｍ（０，０８μ１１）被着したミ
ラーの反射率は第３閏に示すように変化し、基板温度を
測定する赤外線の波長領域が２〜３μｍである場合、そ
の波長領域での両ミラーの反射率を比較すると約１０％
も変化する。このように上記した波長領域において反射
率が大きく変化することをなくするためには、前記ミラ
ー面上に前記酸化物薄膜を成る程度厚く被着したミラー
を用いることによって解決することが判明した。

即ち、鏡面研磨した反射率の高いＡ！からなるミラー面
上に予めＡ　ｆ　ｔ０３からなる透明酸化物薄膜を厚く
２例えば１０μｍの膜厚に被着させた膜付ミラーを計測
用プローブに適用すると、該ミラーに投射する２〜３μ
幅の赤外線の測定波長領域での反射率は、第４図に示す
ように予め被着した酸化物薄膜面での反射光と本来のへ
ｌミラー面での反射光との干渉により生じる干渉ピーク
は間隔が狭められて５つのピークが見られる。このよう
な状態では多少の酸化物薄膜の膜厚の変化が生じても前
記測定波長領域全体での反射率の変化は高々１％程度と
殆ど変化しない。

従って、このような膜付ミラーに成膜時においてＡｊ！
ｚ（ｈからなる酸化物薄膜が被着しても反射率は殆ど変
化しないので、透明な酸化物薄膜を形成する場合の基板
温度を正確に測定することが可能となる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る放射温度測定装置の一実施例を示
す構成図であり、第６図と同等部分には同一符号を付し
ている。

この図で示す実施例が第６図の例と異なる点は、計測用
プローブ３１におけるし型光導入管２内の折り曲げ部に
配置する従来の光反射用ミラーの替わりに、例えばスパ
ッタ装置等により薄膜形成用基板上に被着形成する＾１
２０１、またはＳｉＯ□等からなる透明な酸化物薄膜と
同じ成膜材料を用いて、鏡面研磨されたアルミニウム（
Ａ　ｌ　）板等からなる鏡面部材３３のミラー面に、少
なくともｌＯμ−の膜厚のＡ　ｌ　２０３、またはＳｉ
ｎ、等からなる透明な酸化物薄膜を、本実施例では２０
μｍの膜厚のＡ　ｌ　ｔ（ｈからなる透明な酸化物薄膜
３４を被着した膜付ミラー３２を適用したことである。

そして前記酸化物薄膜を形成すべき基板を配置したスパ
ッタ装置の所定挿入口より前記膜付ミラー３２を具備し
た計測用プローブ３１を内部へ移動可能に挿入し気密に
密接固定し、前記基板上に酸化物薄膜を形成する際に該
計測用プローブ３１の受光口３を温度測定すべき薄膜形
成用基板に近接させて、該基板から放射される熱線、即
ち赤外線を受光［Ｔ］　３より矢印で示すように導入し
、前記膜付ミラー３２において反射率を変化させること
なり９０゜反射させて集光レンズ７に入射させ、光ファ
イバ８の受光端に集光させる。該受光端に集光入射した
赤り（線は該光ファイバ８を通して装置外部の光電変換
式１品度測定器１０に伝送されて基板温度が測定され、
その基板温度が温度表示部１３に表示される。

第５図は上記したスパッタ装置によりＡ　１２０：、か
らなる透明な酸化物薄膜を被着形成した際に基板温度を
本実施例の放射温度測定装置により測定した結果と従来
の測定装置による基板温度の測定結果例を示したもので
ある。

基板温度は何れの場合にも特に一定に制御した条件によ
ってＷｉ１１定しており、従来の測定装置によればミラ
ー面に成膜時の透明な酸化物薄膜が付着して行くに従っ
てミラーの反射率が低下するため、集光レンズを介して
光ファイバの受光端部に集光入射される赤外線量が減少
、或いは減衰して図中の八で示すように成膜時間の経過
と共に、基板温度の表示が徐々に下がって行く。このよ
うな従来例に対して本発明による放射温度測定装置を適
用した場合には、ミラー面に成膜時の透明な酸化物薄膜
が同様に付着していっても、そのミラーでの反射率は殆
ど変化しないので、図中のＢで示すように基板温度はほ
ぼ一定の値を表示しており、正確な基板温度の測定が可
能であることが確認できた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る放射温度
測定装置によれば、スパッタ装置、真空決着装置等の薄
膜形成装置によって透明な薄膜を形成する際の薄膜形成
用基板の温度をスパッタ微粒子、或いは成膜蒸気等に妨
げられることなく、正確に測定することが可能となり、
膜質のよい各種薄膜を形成することができる等、薄膜形
成工程の信頼性が高められ、実用上価れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射温度測定装置の一実施例を示
す構成図、 第２図は透明酸化物薄膜が被着したミラー面の反射率の
変化を説明するための図、 第３図はミラー面に付着したＡ　ｆｆ　２０３膜の膜厚
による反射率の波長依存性を示す図、 第４図はミラー面に厚く付着したＡ　１．０３膜の反射
率の波長依存性を示す図、 第５図は本発明の放射温度測定装置の効果を説明するた
めの図、 第６図は従来の放射温度測定装置を説明するための構成
図、 第７図は従来の放射温度測定装置の具体的な適用例を示
す図である。 ２は光導入管、３は受光口、５は集光光学部、６は保護
ガラス、７は集光レンズ、８は光ファイバ、９は金属ベ
ローズ、１０は光電変換式温度測定器、１３は温度表示
部、２１はミラー、２２．３４は透明酸化物薄膜、３１
は計測用プローブ、３２は膜付ミラ、３３は鏡面部材を
それぞれ示す。 第１図〜第２図において、 シト発θ月へ方ｍ５；ａｌｌ’ε定１【シー寅１をがツ
４芋ｔ＃Ｅの第１図 ｔｆ１４−寂ｆ哨興１ぺ判１１昨ミラー１反１オ学−変
７Ｉ裏を明７７１１）コ第２図 成膜Ｂ５ｒｉ’＋ 第 図 第 図 赤外線８（／！７ｍ） Ａｈ（ｈ榎哨膜１ｆｒ：ｚｚｆｚ射辛鹸６舶ｉ・ｋｅネ
ｆ図第３！ｉ＋ ！、７）＃ｊ！εｉ　（ｉｔｍ＞ 厚いＡｌｚ（ｈ緋ｆ；ｒ蔵射牽＾凌長依ｎ生ｌＴ図伏釆
、ｌ公討温７！測乃（４仔６短通ｆｆ４１ｆ’Ｊ　ｉｔ
主げ第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一端に被測定物からの赤外線に対する受光口（３）を
   有し、かつ折り曲げ部に光反射用のミラー（３２）を配
   置したＬ型の光導入管（２）を有し、該光導入管（２）
   の他端に集光レンズ（７）と光伝送用の光ファイバ（８
   ）とからなる集光光学部（５）を気密に結合した計測用
   プローブ（３１）を装備し、薄膜形成装置内の被測定物
   の温度を測定する装置構成において、 上記ミラー（３２）が、反射率の高いミラー（３３）の
   表面に前記被測定物に被着形成する薄膜と同一な薄膜（
   ３４）を設けてなることを特徴とする放射温度測定装置
   。