JPH0439004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に
記載の基板に被着物を被着する方法および特許請
求の範囲第３項の上位概念に記載の測光装置に関
する。

この形式の対象物は殊に、ドイツ連邦共和国特
許公開第2627753号公報によつて公知である。こ
れまで公知の方法では測定乃至評価は、装置の光
学的および／または電気的な側において、所謂基
準光線における連続的または断続的な比較に基づ
いて行なわれた。例えば測定光線の一部が、部分
透過性の鏡によつて分割されかつ特別な基準光受
信器に供給される。このようにして測定光源の輝
度変動が大幅に補償された（ドイツ連邦共和国特
許公開第2627753号公報）。しかしこの場合２つの
光受信器の特性において異なつた特性曲線乃至異
なつた動作点が生じることによる影響が残る。

更に、分割された基準光線を、複数回転向させ
かつ鏡糸に反射させた後、本来の測定光線と同じ
光受信器に供給することが公知である。これは、
チヨツパ操作に基づいて交互に行なわれるので、
光受信器の出力側において相応に読出して評価回
路によつて、このように形成される、別個のパル
ス列を所望の補償効果を考慮して評価することが
できる。その際２つのパルス列に対して同じ増幅
器を使用して、２つの別個の増幅器だけ異なつた
増幅特性乃至特性曲線を有するという欠点を排除
することも公知である。

しかしこれまで公知のすべての方法は、所謂相
対測定結果、即ち所定の基準値との比較において
のみ表わすことができる結果しか出せない点で共
通している。例えば測定対象物の反射および／ま
たは透過のスペクトル分布が検出されると、理想
の特性が仮想されているパターンとの比較により
のみ、測定対象物のパターンとのずれに関する基
準、即ちパターンに対する相対的な差異が形成さ
れる。

操作者にとつて比較対象物（パターン）なしに
は検出し得ないことだが、スペクトル内の個別測
定により絶対測定値を得ることが出来たとして
も、このことは測定光の別の波長における測定乃
至選択された所定のスペクトル範囲を越えた測定
に対しては必ずしも当嵌らない。このことの理由
は、一方においては最初多色の測定光の個々の波
長において強度分布が種々異なることであり、か
つ他方においてこの測定目的のためにこれまで使
用された増幅器の特性曲線の直線性が不十分であ
ることもある。

従つて本発明の課題は、任意の層厚に被着され
た対象物の透過特性に対する絶対値の測定および
指示が可能であり、しかも例えば対象物のスペク
トル特性を絶対値を有する曲線の形式において表
示できるように、使用の測定光の個々の波長に対
しても−選択的に−所定のスペクトルに対しても
可能であるようにした、冒頭に述べた形式の方法
および装置を提供することである。

この課題は、冒頭に述べた形式の方法において
本発明により、特許請求の範囲第１項の特徴部分
に記載の構成および冒頭に述べた形式の装置にお
いて特許請求の範囲第３項の特徴部分に記載の構
成によつて解決される。

この場合、増幅度Ｇに対する特性曲線の直線性
が極めて重要であり、その際特性曲線は最高２
％、有利には１％の偏差で少なくとも10²にわた
つてリニヤでなければならない。この種の増幅器
は、例えば短絡作動において動作するシリコン−
ホトセルおよび水晶で安定化されたロツク−イン
−増幅器の使用によつて形成することができる。

この形式の増幅装置によつて、１％（絶対パー
セント）より小さな誤差しか有しない10⁴にわた
る測光装置の直線性を可能にすることができる。
この形式の増幅器の使用は決してありきたりでな
く、特に従来適用されてきた相対測定方法におい
てはこの形式の強い必要性は存在せず、認識され
てもいなかつた。

増幅器の選択は、相互に著しい、即ち可能な最
大の間隔を有する第１の比較値I_Lおよび第２の比
較値I_Oの形成と困果関係がある。所謂比較値は、
光受信器に当たる測定光線部分の強度値であり、
その際この部分は、後で更に説明するように、０
％と100％の間を変動する。

上記の比較値は、測定過程、即ち装置の目盛較
正に対して重要である。装置は２点一目盛較正に
よつて調整される。その際透過測定の場合、I_Lに
対する第１の目盛較正点を検出するために、光路
に検査ガラスが配置されない。即ち測定光線は減
衰されず、そのエネルギーは光受信器においてI_L
＝100％であるか、或いは光路に被着されていな
い検査ガラスが挿入される。使用の検査ガラスの
周知の屈折率によつて、所定の透過率、例えば屈
折率ｎ＝1.5に対してI_L＝92％が生じる。

第２の比較値I_Oは同様、光受信器に到来する強
度に関するものだが、その際強度は極めて低くか
つ最も有利な場合には０である。第２の比較値I_O
を得るために、透過測定においては増幅器入力側
がアースに接続されるかまたは所謂完全遮光板が
光路のに挿入される。“完全遮光板”とは、光を
透過せずおよび／または反射する不透明体であ
る。最も簡単な場合には、艶消しの表面を有する
移動可能に支承された黒板である。反射の残りを
すべて抑圧するために、黒板は有利には更に、少
なくとも１つの表面が光路に対して角度をなして
延在するように楔形に形成される。

上述の説明から、比較値I_LおよびI_Oが相互に著
しい間隔を有することになる。この間隔は更に、
被着されていない検査ガラスに関連付けられた、
増幅器の増幅度Ｇを、第１の比較値I_Lが実質的に
最大になるまで高める（G_L）ことによつて拡大
されかつ測定値が出来るだけ正確な指示が行なわ
れるように評価される。このことは、増幅器が飽
和領域に達することなく、第１の比較値I_Lを出来
るだけ大きくしたことを意味する。

本発明は、２つの点によつて直線が確定される
という考えに基づいている。第１の比較値と第２
の比較値との間隔に基づいて必要な直線性が、上
記の特性を有する増幅器を用いさえすれば得られ
る。

所属の波長に従つて、場合によつては波長にも
依存して、値G_L、I_LおよびI_Oを曲線表示として記
憶することによつて、当該の値は如何なる場合も
計算ユニツトによつて読出されかつマイクロプロ
セツサの計算操作によつて、被着されたまたは被
着過程にある対象物の測定値I_nと数学的に関係付
けられる。装置の目盛較正については既に説明し
たが、次に最終的な測定値の形成に関して詳述す
る。目盛較正後−波長に依存して−I_Lに対する値
（その都度の可能な最大値）およびI_Oに対する値
が、被着されていない検査ガラスに対する増幅度
G_Lに対する値同様に記憶されている。増幅度は
自明のことながらスペクトル全体にわたつて一定
でない。増幅度はむしろ、測定光源の可視光線の
スペクトル領域の中央において丁度最小値を有す
る。というのは、即ち測定光源のスペクトル強度
がこの個所において最大値を有するからである。
さて評価回路の計算ユニツトによつて自動的に行
なわれることだが、第１の比較値I_Lが最大の可能
値にセツトされると、実質的にI_Lに対する不変の
値が生じるが、G_Lに対しては生じない。このこ
とは更に後に、ダイヤグラムに基づいて詳細に説
明する。

さて、G_Lに対して記憶さてれいた値が計算ユ
ニツトによつて読出され、かつ次の式に基づいて
リニヤな領域において変化する増幅度Ｇが形成さ
れる。即ち Ｇ＝G_L・T_L 引続いて測定値I_nとその都度の増幅度Ｇとから
成る積がその都度の波長に対応させて形成され
る。

I_LおよびI_Oに対して記憶されている値並びにＩ
に対する値が計算ユニツトによつて読出される。

絶対透過値Ｔに対して Ｔ＝Ｉ−I_O・T_L／I_L−I_O （０と１との間のデイメンシヨンのない数字とし
て） この場合、 Ｉ＝光受信器において測定された値I_nを増幅度Ｇ
によつて乗算した、被着された対象物の測定
値、 T_L＝被着されていない検査ガラスの透過値、ま
たは検査ガラスが設けられていない場合は1.0
である さて、この場合画像スクリーンを用いてグラフ
イツクの形式でまたはプリンタまたはデイタル指
示装置を用いて数値として表示することができる
絶対透過値Ｔである。当該の値および曲線は−そ
れ自体で既に−当該の対象物の光学特性を完全に
表示しておりかつパターンとの比較測定を必要と
しない。

このことは、−既述のように−増幅器の使用に
よつて、光受信器の出力側における信号および増
幅度が、10の何乗かにわたつて直線的な関係にあ
るようにしたときにのみ可能である。

光受信器において測定される、増幅度によつて
乗算された被着されている対象物の測定値Ｉを同
様メモリに記憶することは必ずしも必要でない。
装置の目盛較正後直ちに、測定値Ｉを上記の計算
操作によつて変換しかつ指示することができる。
しかし測定値Ｉを同様メモリに記憶し、種々異な
つた計算操作に対してまたは後の時点においても
読出すことができるようにすると特に有利であ
る。

本発明の別の有利な実施例および殊に測光装置
の有利な個々の実施例は、特許請求の範囲の実施
態様項から明らかである。

次に本発明を図示の実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図には、真空蒸着装置または陰極スパツタ
リグ装置として構成することができる真空−被着
装置１が図示されている。被着材料の発生源（蒸
発器またはスパツタリング陰極）は、図示されて
いない。つまりこれらは公知である。真空−被着
装置に、真空室２が所属する。真空室は、透光性
の窓３および４を備えている。真空室２には、最
初まだ被着されていない検査ガラス５が配置され
ている。測定対象物と見做される検査ガラスは、
真空室２において同時にまたは順次に被着するこ
とができる複数の対象物を代表して図示されてい
る。層に対する支持体は基板とも称され、かつ測
定を基板で行なうことも、特別な検査ガラスで行
なうこともできる。被着方法は実際には大抵検査
ガラスを用いて監視されるので、この場合は検査
ガラスと関連付けて説明する。通例は検査ガラス
の領域に設けられる基板保持体も、図示されてい
ない。

真空室２の外側に、光源６が配置されており、
光源から測定光線７の束が窓３および４の方向に
おいて延びている。測定光線７は、光路８を規定
する。光路８にはまず45°の角度において一方の
側が透明な鏡９が配置されている。光路８にはそ
の他の集束レンズ１０が設けられている。この場
合、反射測定に対して窓３が、そこから出る反射
光が光路８に反射することがないように斜めに組
込まれていることが重要である。

窓３の後方において測定光線７は検査ガラス５
に当たり、その際（最初）測定光の極めて僅かな
部分が反射測定光線７ａとして部分透光性の鏡９
まで反射される。この場合は反射測定である。こ
のため検査ガラス５は平らな前面５ａを有する
が、前面５ａで反射された光のみが鏡９に戻るよ
うに、粗面化された面、即ち散乱する裏面５ｂを
有する。

鏡９において、残つている測定光線７ａが90°
の角度で反射されかつそれから調節可能なモノク
ロメータ１１に当たる。モノクロメータ１１を介
して、モノクロメータにおいてセツトされている
波長を有する測定光線部分のみが、光受信器１２
の方向において透過される。この場合はシリコン
光受信器であり、その出力側は図示されていない
評価回路を介して指示装置１３に接続されてい
る。

図示の装置においては、測定光線７が検査ガラ
ス５に絶対的に垂直に当たることが重要である。
というのは垂直からずれる度に、反射特性に関し
て制御できない状態を来たすからである。

光源６から見て窓４の後方に、モノクロメータ
１１と同じ機能を有する別のモノクロメータ１４
が配置されている。モノクロメータとして、干渉
フイルタ、干渉グラデユエライドフイルタまたは
格子モノクロメータが使用される。干渉グラデユ
エライドフイルタ並びに格子モノクロメータの透
過波長は、ステツプモータを用いて変えることが
できるが、簡単にするためステツプモータはここ
では図示されていない。

検査ガラス５の後方に残る測定光線は、破線７
ｂによつて図示されている。この場合は所謂透過
測定である。即ち検査ガラス５を透過した、測定
光部分は、モノクロメータを介して所定の波長線
の光として光受信器１５に達する。この光受信器
は、光受信器１２と同じ特性を有する。この光受
信器の出力側は、同じく図示されていない評価回
路を介して指示装置に接続されている。

検査ガラス５は透過測定に対しては、２つの平
坦な、即ち平滑な表示の有する。検査ガラスは、
冒頭に述べた実施例によれば、透過測定において
目盛較正の間取除くこともでき、その結果数パー
セントだけ大きな光部分が光受信器１５に達す
る。

第１図には更に、２つの完全遮光板１７ａおよ
び１７ｂが図示されている。しかし測定のために
はその都度かれらのうち一方のみが必要である。
誤測定を回避するために、斜めに組込まれた窓３
を使用する場合にはこの完全遮光板は完全遮光板
１７ａとして、即ちレンズ１０と窓３との間に挿
入されなければならないか或いは完全遮光板は完
全遮光板１７ｂとして検査ガラス５の直前に、即
ち窓４と検査ガラス５との間に配置されなければ
ならない。完全遮光板は上記の位置において必要
である。というのは反射は検査ガラス乃至測定対
象物においてのみ行なわれるのではなく、斜めに
使用することができないレンズでも行なわれるか
らである。

第２の比較値I_Oの測定の際２つの完全遮光板１
７ａまたは１７ｂのうち一方が、図示の矢印の方
向において光路８に挿入され、その結果測定光線
の大部分の吸収が行なわれる。既述のように完全
遮光板は有利には、光の吸収を最大に行なう楔形
の艶消し黒板からなる。

第２図において、第１図と同じ部分には同じ番
号が付けられている。２つの光受信器１２および
１５の出力側は、切換スイツチ１８に接続されて
いる。図示の切換位置においては透過測定が行な
われ、別の位置への切換後光受信器１５を用いた
反射測定を実施することができる。切換スイツチ
１８から線１９が制御可能な増幅器２０に導かれ
ている。この増幅器は、上記の特性を有する。所
定の増幅度G_Lを設定するために、増幅器２０に
線２１を介して発生器２２が前置接続されてい
る。発生器の出力側は線２３を介して増幅度G_L
を記憶するためのメモリ２４に接続されている。
その際増幅度は被着されていない検査ガラスにお
いて（または検査ガラスが設けられていない際
に）既述したように第１の比較値I_Lを最大化した
ときに求められたものである。

増幅器２０の出力側から線２５が切換スイツチ
２６に通じている。切換スイツチの出力側は線２
７，２８および２９を介してメモリ３０，３１お
よび３２に接続されている。メモリ３０は、最大
可能な増幅において増幅器が飽和領域に陥入るこ
となしに求めれた第１の比較値I_Lに対する記憶の
ために用いられる。メモリ３１は、完全遮光板を
用いて（または、相応に、増幅器入力側の接地に
よつて）得られかつ第１の比較値I_Lと同じ増幅度
G_Lによつて増幅された第２の比較値I_Oを記憶する
ために用いられる。メモリ３２は、被着された対
象物が光受信器において測定されたその本来の測
定値Ｉを記憶するために用いられる。

全部のメモリ２４，３０，３１および３２は、
相応の線を介して評価回路３３に接続されてい
る。評価回路には、既述の計算を行なう計算ユニ
ツトが図示されてはいないが設けられている。

評価回路３３から、制御線３４が２つのモノク
ロメータ１１および１４に、これらが所定の波長
に設定されるかまたは所定の波長スペクトルをカ
バーするために制御されるように、導かれてい
る。帰還路３５が、増幅度発生器２２に導かれて
いる。このようにして、評価回路３３によつて増
幅度がまさに第１の比較値I_Lが増幅器２０が飽和
領域に移行する前に許容値に達する程度に高く選
択されるようにできる。

評価回路３３は、線３６を介して指示装置１３
に接続されている。指示装置は画像スクリーンと
して図示されているが、例えば所定の波長におい
て唯一の測定値のみを指示することが重要である
ときは、座標−記録装置、プリンタまたはデジタ
ル指示装置を代わりに使用することもできる。

第３図では、横座標が波長を示し、一方縦座標
には第１の比較値および第２の比較値並びに増幅
度G_Lが経過に応じて図示されている。測定原理
のみを明らかにすればよいので、測定単位は省略
されている。第１の比較値I_Lに対する曲線３６
は、相応の増幅による保持により殆んど水平方向
に延びていることがわかる。大体類似の経過を、
第２の比較値I_Oに対する曲線３７も有する。これ
に対して全く別の経過を有するのはI_Lに対する可
能な最大値を得るために設定されなければならな
い必要な増幅度を表わす、増幅度G_Lに対する曲
線３８である。この曲線は、顕著な最小値を有す
る。

第４図において横座標はここでも波長を表わ
し、一方縦座標は、被着されている検査ガラスに
おいて測光装置出力側で測定される測定値Ｉの経
過並びに絶対透過Ｔ乃至反射値Ｒを示す。曲線３
９は、反射乃至透過のスペクトル依存性を表わす
測定値Ｉのスペクトル経過を示すが、その際被着
方法の結果の基本的な判断のみの可能にする相対
値でしかない。しかし既述の計算プロセスに基つ
いて曲線４０として、透過乃至反射値Ｔ，Ｒのス
ペクトル依存度が絶対値として示される。曲線４
０は曲線３９に類似しているが、変化する増幅度
（第３図の曲線３８）に基づいて相応に校正され
ており、即ち曲線３９は絶対曲線４０に比べると
“歪んでいる”。

【図面の簡単な説明】

第１図は、真空−被着装置に接続されている本
発明の測光装置の実施例の概略を示す図であり、
第２図は評価回路および指示装置に接続されてい
る第１図の装置の重要な部分を示す図および所属
の回路のブロツク図であり、第３図は、被着され
ていない検査ガラスにおける第１の比較値および
第２の比較値並びに増幅度の間の関係が、波長に
関連して図示されている曲線図であり、第４図
は、光受信器において測定された、被着された対
象物の測定値と、指示装置によつて表示される、
絶対透過乃至反射値との関係が、第３図と同じく
波長に関して図示されている曲線図である。 １……真空−蒸着装置、２……真空室、５，５
ａ，５ｂ……検査ガラス、７，７ａ，７ｂ……測
定光線、１１，１４……モノクロメータ、１２，
１５……光受信器、１３，１６……指示装置、１
７ａ，１７ｂ……遮光板、１８，２６……切換ス
イツチ、２０……増幅器、２２……増幅度発生
器、２４，３０，３１，３２……メモリ、３３…
…評価回路、３４……制御線、３５……帰還路、
G_L……増幅度、I_L……第１の比較値、I_O……第２
の比較値、I_M……測定値、Ｉ……増幅された測定
値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定光線、前以つて決められた測定光−波長
   の選択に対するモノクロメータ、光受信器、調節
   可能な増幅器および評価回路を使用して、第１の
   比較値I_L、第２の比較値I_Oおよび被着された対象
   物の透過特性に対する少なくとも１つの測定値を
   検出することによつて、それぞれの測定値を前以
   つて決められた測定光−波長に対応して真空−被
   着装置において被着される光学的に作用する層を
   その形成期間連続的に厚さ測定しかつ制御する、
   基板に被着物を被着する方法において、 1.1 最高２％の偏差で少なくとも10²にわたつて
   リニヤな特性曲線を有する増幅度Ｇの調節可能
   な増幅器を使用し、 1.2 前記増幅度Ｇを対応ける波長において、前
   記第１の比較値I_Lが前記増幅器のリニヤな領域
   において最大値に達するまで高め、かつ該最大
   値およびこのように求められた所属の増幅度
   G_Lをメモリに記憶し、 1.3 前記第２の比較値I_Oを透過形測定において、
   増幅器入力側を遮断するかまたは測定光線中に
   完全遮光板を挿入することによつて形成し、か
   つ 該第２の比較値I_Oを、第１の比較値I_Lと同じ
   増幅度で増幅して別のメモリに記憶し、その結
   果その後量G_L、I_LおよびI_Oが所属の波長に応じ
   て記憶されているようにし、かつそれぞれの波
   長における測定目的のために 1.4 G_Lに対して記憶されている値を計算ユニツ
   トによつて読出しかつリニヤな領域において変
   化する増幅度Ｇを次の式 Ｇ＝G_L・T_L に従つて求めかつ引続いてその都度の波長に対
   応する、測定値I_Mとその都度の増幅度Ｇとから
   成る積Ｉを形成しかつI_LおよびI_Oに対して記憶
   されている値並びにＩに対する値を計算ユニツ
   トによつて読出し、その際 絶対透過値Ｔを次の式 Ｔ＝Ｉ−I_O・T_L／I_L−I_O に従つて求め、その際 I_Mは、光受信器における被着された対象物の
   測定値であり、 Ｉは、被着された対象物の測定値I_Mに増幅度
   Ｇを乗算した値であり、 T_Lは、被着されていない検査ガラスの透過
   値または検査ガラスに設けられていない場合の
   透過値である、 ことを特徴とする基板の被着方法。 ２ 測定値Ｉを同じくメモリに記憶しかつ1.4に
   記載の計算操作のために計算ユニツトによつて読
   出す特許請求の範囲第１項記載の基板に被着物を
   被着する方法。 ３ 測定光線を放射するための光源、モノクロメ
   ータ、光受信器、増幅器および指示装置に対する
   出力側を有する評価回路および／または調整回路
   が設けられている、基板に被着物を被着する方法
   を実施する際の層厚測定用測光装置において、 3.1 増幅器２０はその増幅度に関して、最高２
   ％の偏差で少なくとも10²にわたつてリニヤで
   ある特性曲線を有し、 3.2 光受信器１５によつて受信される測定光の
   強度に関する第１の比較値I_Lを形成するため
   に、光路８に挿入可能な被着されていない検査
   ガラス５が設けられており、 3.3 同じ光受信器によつて受信された測定光の
   強度に対する第２の比較値I_Oを形成するため
   に、光路８に挿入可能な完全遮光板１７ｂが設
   けられており、該遮光板は光受信器１５に当た
   る測定光を実際に完全に吸収する作用をし、 3.4 第１の比較値I_Lに対するメモリ３０および
   第２の比較値I_Oに対するメモリ３１並びに増幅
   度に比例する信号に対するメモリ２４が設けら
   れており、その際２つの比較値に対するメモリ
   ３０，３１は増幅器２０に後置接続されてお
   り、および増幅度に対するメモリ２４は、増幅
   度発生器２２に後置接続されており、 3.5 ２つの比較値に対するメモリ３０，３１お
   よび増幅度に対するメモリ２４は、評価回路３
   ３に所属する計算ユニツトに接続されており、 3.6 計算ユニツトは、増幅度がI_Lに対する可能
   な最大値に相応して設定可能であるように、増
   幅度発生器２２への帰還路３５を有し、 3.7 計算ユニツトは、メモリ３０，３１に存在
   する第１の比較値および第２の比較値に対する
   信号並びに測定値Ｉから、その都度同じ増幅度
   に対する絶対透過値が検出可能でありかつメモ
   リ２４に存在する、増幅度G_Lに対する信号か
   ら、第１の比較値に対する透過値を考慮して、
   透過値T_Lと増幅度G_Lとの乗算によつて絶対透
   過値が検出可能であるように構成されているこ
   とを特徴とする測光装置。 ４ 増幅器２０と計算ユニツト３３との間に、測
   定値I_Mに増幅度Ｇを乗算した値Ｉに対する別のメ
   モリ３２が設けられている特許請求の範囲第３項
   記載の測光装置。 ５ 評価回路３３は制御線３４を介して、選択的
   に測定光線の所定の波長を設定可能であるかまた
   は選択されたスペクトルをカバー可能であるよう
   に、モノクロメータ１４に接続されている特許請
   求の範囲第３項記載の装置。