JPH0441671A

JPH0441671A - 光学式膜厚モニタのモニタガラス交換装置

Info

Publication number: JPH0441671A
Application number: JP14814490A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamabe; 真一山辺
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2896922B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、真空成膜装置により成膜される基板の膜厚を
モニタガラスによりリアルタイムでモニタするための光
学式膜厚モニタにおいて、そのモニタガラスを交換する
交換装置に関する。

（従来の技術）従来より、この種の光学式膜厚モニタとして、投光器、
ミラーボックス、モニタガラス、受光器、計測器本体等
からなり、モニタガラスを基板治具ドームの回転中心近
くで真空槽内の基板と同等の成膜条件が得られる位置に
配置しておき、そのモニタガラスに投光器からの検知光
を照射して反射させ、その反射光量の変化を受光器で検
知して膜厚を計測するようにしたものが公知である。

この膜厚モニタでは、モニタガラスからの反射光のうち
、フィルタを介して特定波長の単色光のみを受光器に導
入し、これを光電変換して膜厚の計測を行う。このとき
、単色光の反射率は、膜厚の増加に伴ってサインカーブ
状に連続して増減する。つまり、膜厚が単色光の半波長
の整数倍（０倍を含む）のときに反射率（反射光量）が
最大となり、膜厚が単色光の１／４波長の整数倍のとき
に最小の反射率となる。

ところで、上記基板に多数の成膜を層状に形成して多層
化する場合、例えば真空槽の上壁にそれを貫通して回転
可能に支持された円筒状ドーム回転軸の下端に基板治具
ドームを設けてなる吊下げ式ドーム回転機構に対し、そ
のドーム回転軸内に回転軸を回転可能に挿通支持し、こ
の回転軸の下端にガラスホルダを設け、該ガラスホルダ
の外周部に複数のモニタガラスを配設し、ガラスホルダ
を回転させてモニタガラスを逐次交換することにより、
各成膜の膜厚をモニタするようにしたモニタガラス交換
装置が知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、近年、成膜の数は多層化する傾向にあり、それ
に伴いモニタガラスの必要枚数が増加する。ところが、
上記従来のモニタガラス交換装置では、ガラスホルダに
モニタガラスを平面上に並べる構造であるので、ホルダ
を大きくすることなくモニタガラスの枚数を増加させる
ことは難しく、４０枚程度が限度である。しかも、ガラ
スホルダが真空槽内上部に配置されるので、基板の成膜
の妨げになり易いという問題もある。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、モニタガラス交換装置に改良を加えることで、モニ
タガラスを基板と同等の成膜条件に温度管理をしながら
、限られたスペースであっても多数枚のモニタガラスを
収容できるようにし、各成膜の膜厚制御性や精度を向上
できるようにすることにある。

（課題を解決するための手段）このため、請求項（１）に係る発明の解決手段は、多数
枚のモニタガラスを供給カートリッジ内に積み重ねて保
持し、外周上部に複数のガラス保持部を有する回転子を
昇降を繰り返しながら所定角度ずつ間欠的に回動させ、
この回転子の上昇動作及びその後の回動により供給カー
トリッジ内のモニタガラスを最下端のものから１枚ずつ
ガラス保持部に保持して取出し口から取り出し、これを
モニタ位置に供給するとともに、その後、回転子の回動
及びその後の下降動作によりガラス保持部の使用済みの
モニタガラスを戻入れカートリッジ内に下部の戻入れ口
から戻すようにした。

具体的には、この発明では、真空槽内で成膜される基板
と同等の成膜条件となる位置に配設されたモニタガラス
へ検知光を照射し、その入射光と反射光との対比に基づ
いて上記基板への膜厚をモニタするようにした光学式膜
厚モニタが前提である。

これに対し、まず、真空槽の上壁に回転可能にかつ摺動
可能に支持され、下端が真空槽内に臨む回転軸と、該回
転軸の下端に回転一体に取り付けられた回転子と、上記
回転子を駆動する駆動手段とを設ける。この駆動手段は
、回転子に対し、−定ストロークだけ上昇する上昇動作
と、該上昇動作と同じストロークだけ下降する下降動作
と、上記上昇及び下降動作の間に回転軸回りに一定の角
度だけ回動する動作とを繰り返して行わせるようにする
。

上記回転子について、回転中心から一定半径の円周上の
所定位置に上下に貫通する複数の開口を形成し、該各開
口の上縁部には、モニタガラスを略直径方向に対向する
周縁部て嵌合保持する１対の段部からなるガラス保持部
を設ける。

上記回転子のガラス保持部が上昇又は下降動作するモニ
タステーションに、ガラス保持部により保持されたモニ
タガラスに対する入射光及び反射光を通過させる光路を
回転軸と平行にかつ中心が上記回転子の開口の周回軌跡
と交差するように配置する。

また、上記モニタステーションよりも回転方向前側で、
回転子のガラス保持部が上昇移動する供給ステーション
に、多数枚のモニタガラスを積み重ねて収容する筒状の
供給カートリッジを配置する。

さらに、上記供給ステーションよりも回転方向前側かつ
モニタステーションよりも回転方向後側で、回転子のガ
ラス保持部が下降移動する戻入れステーションに、多数
枚のモニタガラスを積み重ねて収容可能な筒状の戻入れ
カートリッジを配置する。

上記供給カートリッジの底壁に、回転子のガラス保持部
が挿通可能な挿通孔を開口させ、同カートリッジにおけ
る回転子の回転方向後側に相当する側壁下部には、最下
段のモニタガラスのみを水平横方向に挿通可能な取出し
口を切欠形成する。

一方、戻入れカートリッジの底壁には、回転子のガラス
保持部が挿通可能な挿通孔を開口させる。

また、同カートリッジにおける回転子の回転方向前側に
相当する側壁下部には、１枚のモニタガラスを水平横方
向にスライドさせて内部に挿入可能な戻入れ口を切欠形
成する。そして、上記取出し口と戻入れ口とは同じ高さ
位置に配置する。

そして、回転子のガラス保持部が供給ステーションで上
昇して供給カートリッジの最下端のモニタガラスを保持
し、回転子の回動によりモニタガラスを取出し口から取
り出す一方、上昇位置での回転子の回動によりガラス保
持部が戻入れステーションでモニタガラスを戻入れ口か
ら戻入れカートリッジの内底部に押し込み、回転子の下
降によりモニタガラスの保持を解除するように構成する
。

請求項（２）１こ係る発明では、供給ステーションより
も回転方向後側でかつモニタステーションよりも回転方
向前側に、ガラス保持部のモニタガラスを真空槽内に晒
して予備加熱する加熱ステーションを設ける。

また、請求項（３）に係る発明では、供給カートリッジ
と戻入れカートリッジとをそれぞれステーションから取
外し可能で、かつ互いに一体に結合する。

（作用）上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、駆動
手段により回転子が昇降動作と回動動作とを交互に繰り
返し、回転子の上昇動作により、その１つのガラス保持
部が供給ステーションで上昇して供給カートリッジの最
下端のモニタガラスヲ保持する。その後、引き続いて回
転子が上昇位置のまま回動すると、ガラス保持部に保持
されたモニタガラスはカートリッジの取出し口から取り
出される。この後の回転子の回動及び昇降動作の繰返し
によりモニタガラスは光路に対応するモニタステーショ
ンに位置付けられ、そこで基板の膜厚モニタのために使
用される。

この使用後、モニタガラスは回転子の回動及び昇降動作
によりモニタステーションから排出され、回転子が上昇
位置にあるときに戻入れステーションの１つ前のステー
ションに位置付けられる。そして、回転子が上昇位置の
まま回動すると、モニタガラスは戻入れ口から戻入れカ
ートリッジの内底部に押し込まれ、引き続いて回転子が
下降すると、モニタガラスはガラス保持部から離れて戻
入れカートリッジ内に移載される。

以上の動作を回転子の各ガラス保持部について行わせる
ことにより、供給カートリッジ内の多数枚のモニタガラ
スを最下端のものがら順に取り出し、それを成膜モニタ
に供した後、戻入れカートリッジに戻すことができる。

従って、このように多数枚のモニタガラスを積み重ねて
収容し、使用後のモニタガラスについても積み重ねて取
り出すので、モニタガラスの必要枚数が増えても、モニ
タガラス交換装置はスペースが小さくて済み、その真空
槽での基板の加熱温度管理の妨げにならず、よって多層
膜の膜厚制御性や精度が向上する。

また、請求項（２）に係る発明では、供給ステーション
で供給カートリッジから回転子のガラス保持部で取り出
されたモニタガラスは、モニタステーションて成膜モニ
タのために使用される前に、加熱ステーションで真空槽
内に晒されて予備加熱される。すなわち、供給カートリ
ッジ内でモニタガラスは多数枚積み重ねられているので
、真空槽内で加熱され難く、基板よりも低い温度である
が、これをそのままモニタステーションに移動させず、
−旦、加熱ステーションで基板と同温度に加熱するため
、モニタガラスの成膜条件を基板と略同じにして、膜厚
の制御性や精度をさらに向上できる。

請求項（３）に係る発明では、供給カートリッジと戻入
れカートリッジとがステーションから取外し可能である
ので、成膜処理前後におけるモニタガラスの供給及び取
出しを容易にできる。また、両カートリッジは一体化さ
れているので、成膜処理についてのモニタガラスの管理
が容易であり、ステーションに対する位置決めも容易に
行うことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第６図は本発明を成膜装置たるドーム型蒸着装
置に適用した実施例を示す。第１図及び第２図において
、１は真空槽である。そして、図示しないが、その内底
壁には電子銃及びるつぼからなる成膜材料供給源として
の蒸着源か配置されている。また、真空槽１内の上部に
は例えば４つの基板ホルダが、真空槽１中心の鉛直方向
の軸心回りに公転可能にかつ上記蒸着源と直交する傾斜
中心軸回りに自転可能に配設されている。各基板ホルダ
は、蒸着により成膜しようとする複数の基板を保持する
ものであり、この基板ホルダを自転かつ公転させながら
、その状態でるつぼから蒸発した蒸発材料を上方に飛翔
させて各ガラス基板に光学薄膜を形成するようにしてい
る。

また、上記基板に形成される膜の膜厚をリアルタイムで
測定するための光学式膜厚モニタ５０が具備されている
。この膜厚モニタ５０は、第６図に詳細な構成を示すよ
うに、蒸発物質の飛翔領域に配置されるモニタガラスＧ
Ｍを基板と同等の試料とし、これに照射した検知光の反
射度合を計測して膜厚を判定する反射光式のモニタであ
り、モニタガラスＧＭに入射光Ｂｒ　　（検知光）を照
射する投光器５１と、入射光Ｂｌ及びモニタガラスＧ門
からの反射光ＢＲ（計測光）を変向案内するミラーボッ
クス５６と、反射光ＢＲを受ける受光器６１と、計測器
（図示せず）とを備え、投光器５１と受光器６１とはミ
ラーボックス５６を挟んで対向配置されている。上記投
光器５１はケース５２内に光源５３、ピンホール板５４
、図外のチョッパ及び集光用のレンズ５５を順に配置し
たものであり、ミラーボックス５６内には、ピンホール
板５４で適当径に絞られた検知光をモニタガラスＧＭに
向かって反射する第１反射ミラー５７と、モニタガラス
ＧＭからの反射光ＢＲを受光器６１に向けて反射する第
２反射ミラー５８とが隣接して配置されている。このミ
ラーボックス５６の下方にはモニタガラスＧＭへの入射
光Ｂ、及びその反射光ＢＲの光路を形成する光路筒５９
が配設され、該光路筒５９の下側にはモニタガラスＧＭ
が配置されている。

上記受光器６１は、上記第２反射ミラー５８に対向して
ミラーボックス５６に装着される光路筒６２と、該光路
筒６２にフィルタ６３を介して接合された光電変換ユニ
ット６５とを有する。上記フィルタ６３は、光路筒６２
に装着したフィルタ保持枠６４に対し着脱可能に装填さ
れており、その光干渉作用によりモニタガラスＧＭから
の反射光ＢＲの中から特定波長の単色光のみを通過させ
る。光電変換ユニット６５は、図示しないが光電管やフ
ォトダイオード等の光電変換素子とその出力を増幅する
アンプとを内蔵しており、上記単色光による信号電流を
計測器に出力するようになっている。

そして、第１図及び第２図に示す如く、真空槽１の上壁
１ａには上壁１ａを貫通する円形の貫通孔２が開口され
、この貫通孔２の周囲には円筒状のスペーサ３が立設さ
れ、このスペーサ３の上端開口は蓋部材４で気密状に閉
塞されている。この蓋部材４には蓋部材４を貫通する開
口５か形成されており、第２図では示していないか、上
記ミラーボックス５６は、蓋部材４の上側に上記開口５
の内部をモニタガラスＧＭへの入射光Ｂｌ及び反射光Ｂ
Ｒか通過するように位置付けられて装着されている。６
６は開口５の上端開放部を閉塞するガラスである。また
、光路筒５９は鉛直上下方向に延び、その上端が蓋部材
４の開口らと合致した状態で蓋部材４の下面にボルト６
７により締結固定されている。従って、上記蓋部材４の
開口５及び光路筒５９により、モニタガラスＧＭへの入
射光Ｂ、及びその反射光ＢＲの光路６０が形成されてい
る。

上記蓋部材４には蓋部材４を貫通する挿通孔６か上記光
路６０形成用の開口５と所定の間隔をおいて形成され、
この挿通孔６にはそれと同心に配置した上側筒部材７の
下端が気密状に挿通され、この筒部材７は溶接により蓋
部材４に固定されている。蓋部材４の下面には挿通孔６
．従って上側筒部材７と同心に配置した下側筒部材８が
垂設され、この筒部材８は上端で挿通孔６の周囲にボル
ト締結されている。上側及び下側筒部材７．８には上記
光路６０と平行に上下方向に延びる回転軸９が回転可能
にかつ所定ストロークだけ上下方向に摺動可能に挿通支
持されている。回転軸９の下端には回転子１８かボルト
１７により移動一体に取り付けられている。

一方、回転軸９の上端は上側筒部材７の上端開口から突
出し、この上端部にはギヤ１２が回転−体にかつナツト
１２ａにより昇降一体に取り付けられている。上記ギヤ
１２下側の回転軸９には昇降アーム１０の先端か相対回
転可能にかつ昇降−体に係合され、このアーム１０は駆
動装置１１における昇降アクチュエータにカム機構（い
ずれも図示せず）を介して連結されており、昇降アーム
１０によって回転軸９を落下不能に支持するとともに、
昇降アクチュエータの作動により回転軸９及び回転子１
８を一定ストローク（例えば３〜５ｍｍ）だけ昇降させ
るようにしている。

また、上記ギヤ１２にはそれと同じ歯数のギヤ１３が噛
合され、このギヤ１３には、円周方向に等間隔をあけて
配置された６つのカム溝１４ａ。

１４ａ、・・・を有する６分割ゼネバギヤ１４が連結さ
れ、このゼネバギヤ１４に噛み合うドライブビン１５は
駆動装置１１におけるモータ等の回転アクチュエータ１
６の出力軸に固定されており、アクチュエータ１６の作
動によりゼネバギヤ１４を１／６回転させて回転軸９を
６０°だけ間欠的に回動させる。そして、上記昇降アク
チュエータ及び回転アクチュエータ１６を交互に作動さ
せることで、回転子１８を下降位置のまま回転軸９回り
に６０″だけ回動させた後、一定ストロークだけ上昇さ
せ、次いで該上昇位置のまま回転軸９回りにさらに６０
°だけ回動させた後、上記上昇動作と同じストロークだ
け下降させる動きを１サイクルとして、これを回転子１
８の１回転について３回反復させるようにしている。

第４図に示すように、上記回転子１８は略円板状の部材
で、その外周には、回転中心から上記蓋部材４における
挿通孔６と開口５との間の間隔と同じ距離だけ離れた一
定半径の円周上の所定位置に、上側に突出する一定幅の
突出部１８ａが形成され、この突出部１８ａの上面は平
面とされている。また、回転子１８の外周には上記突出
部１８ａ上面の幅方向中央位置を中心とする３つの円形
切欠き状の開口１９，１９．・・・が上下に貫通して形
成され、この各開口１９の内径はモニタガラスＧＭの外
径（例えば２４．８ｍｍ）よりも若干小さくされている
。各開口１９の上縁部には、回転子１８の円周方向に沿
った対向する上縁部をそれぞれ略モニタガラスＧＭの厚
さだけ段差状に切り欠いてなる１対の切欠段部からなる
ガラス保持部２０が形成され、このガラス保持部２０に
モニタガラスＧＭの対向する周縁部を嵌合することで、
モニタガラスＧＭをその上面を突出部１８ｇ上面と面一
にして回転子１８で保持するようにしている。

また、上記下側筒部材８の下端には回転子１８を覆うフ
ランジ状の上側及び下側カバー２１，２３が取付固定さ
れ、上側カバー２１は回転子１８の上方に、また下側カ
バー２３は同下方にそれぞれ配置されている。上側カバ
ー２１は本体２１ａとその下方に所定間隔をあけて配置
された中間デツキ部２１．　ｂとからなる２重構造に構
成されている。この本体２１ａ及び中間デツキ部２１ｂ
は回転軸９と同心の略円板状のもので、各々の外周縁縁
は側壁２１ｃにより一体に結合され、この側壁２１ｃは
下方に延長されている。中間デツキ部２１ｂには上記回
転子１８の突出部１８ａとの干渉を避ける環状のガイド
溝２２が形成され、突出部１、８　ａは上面を中間デツ
キ部２１ｂよりも上方に突出せしめて回動するようにな
っている。一方、下側カバー２３は円板状のもので、そ
の外周縁が上方に折り曲げられ、この折曲げ部分が上記
上側カバ−２１外周の側Ｗ２１ｃ延長部分に外嵌合され
て取付支持されている。さらに、上側カバー２１の本体
２１ａ及び中間デツキ部２１ｂと下側カバー２３とには
上記光路６０に対応した位置にそれぞれモニタガラスＧ
Ｍと同径の開口２４〜２６が形成されている。

そして、第１図に示すように、上記駆動装置１１の作動
に伴う回転子１８の昇降動作及び回動により、その３つ
のガラス保持部２０，２０．・・−が互いに１２０’ず
つ離れた３つの下降ステーションＳ＋　、Ｓ３．Ｓ５で
下降移動し、さらに、その各々から６０″回転した３つ
の上昇ステーションＳ２．Ｓ４．Ｓ６で上昇移動するが
、上記３つの下降ステーションｓ、、ｓ３．ｓ５のうち
の１つがモニタステーションＳ５とされ、このモニタス
テーションＳ５に上記光路６０が対応して配置されてい
る。よって、光路６０の中心はモニタステーションＳ５
において回転子１８０開口１９の周回軌跡と交差してい
る。

また、上記３つの上昇ステーションＳ２．ｓ４゜Ｓ６の
うち、上記モニタステーションｓ５がら回転方向前側（
第１図で反時計回り方向）に１８００の間隔をあけたス
テーションは供給ステーションＳ２とされ、このステー
ションＳ２に対応す石工側カバー２１上面には例えば１
００枚程程度未使用のモニタガラスＧＭ、ＧＭ、　　・
・を積み重ねて収容する有底円筒状の供給カートリッジ
３１が配置されている。

さらに、３つの下降ステーションＳｌ＋３３＋８５のう
ち、上記供給ステーションＳ２の回転方向前側（図で反
時計回り方向）に隣接しかつモニタステーションＳ５か
ら回転方向後側（図で時計回り方向）に１２０°の間隔
をあけたステーションは戻入れステーションＳ１とされ
、このステーションＳ１に対応する上側カバ−２１上面
には１００枚程程度使用済みモニタガラスＧＭ、ＧＭ。

・・・を積み重ねて収容可能な有底円筒状の戻入れカー
トリッジ３２が配置されている。

上記供給及び戻入れカートリッジ３１．３２は、後述す
る各々の挿通孔３４，３６が一連の円弧形状に連続する
ように側壁で接合されて一体化されている。上記上側カ
バー２１には、戻入れ及び供給ステーションＳ＋、Ｓ、
＋に対応する部分を本体２１ａから中間デツキ部２１ｂ
まで両カートリッジ３１．３２の底部形状に合わせて切
り欠いてなるカートリッジ装着部２７が形成されており
、この装着部２７に両カートリッジ３１．３２の底部を
装着するようにしている。また、上記下側筒部材８の側
面には上記戻入れ及び供給ステーションＳｌ、Ｓ２に対
応してカートリッジ押え部材２８がねじ２９により着脱
可能に取り付けられ、この押え部材２８の下面にはコイ
ルばね３０の上端を嵌合可能なばね受溝２８ａが形成さ
れている。また、両カートリッジ３１．３２の上端は蓋
３３により閉じられ、この蓋３３の上面には上記コイル
ばね３０の下端を嵌合可能なばね受溝３３ａが形成され
ている。そして、上記カートリッジ装着部２７に装着さ
れた両カートリッジ３１．３２を押え部材２８との間の
コイルばね３０の伸長付勢力によりカートリッジ装着部
２７に押し付けて保持するようにしている。

第５図にも示すように、上記供給カートリッジ３１の底
壁には、回転子１８の突出部１８ａ（各ガラス保持部２
０）を挿通せしめる円弧状の挿通孔３４が開口されてい
る。また、供給カートリッジ３１には回転子１８の回転
方向後側に相当する側壁下部に、カートリッジ３１内の
最下段のモニタガラスＧＭのみを水平横方向に挿通可能
な取出し口３５が切欠形成されている。同様に、戻入れ
カートリッジ３２の底壁には、回転子１８の突出部１８
ａ（各ガラス保持部２０）を挿通せしめる円弧状の挿通
孔３６が開口され、戻入れカートリッジ３２における回
転子１８の回転方向前側に相当する側壁下部には上記供
給カートリッジ３１の取出し口３５と同じ高さ位置に、
１枚のモニタガラスＧＭを水平横方向にスライドさせて
戻入れカートリッジ３２内部に挿入可能な戻入れ口３７
か切欠形成されている。

そして、基板に対する蒸着時、基板に対する膜が変えら
れる都度、それに対応してモニタガラスＧＭ＋　　ＧＭ
、・・・を交換する。このモニタガラスＧＭ、ＧＭ、・
・・の交換の際は、駆動装置１１による回転子１８のサ
イクル動作により、第１図及び第５図に示すように、そ
の各ガラス保持部２０を供給ステーションＳ２で下降位
置から上昇させて、供給カートリッジ３１のモニタガラ
スＧＭの中から最下端のものをガラス保持部２０に移し
て保持し、その後の回転子１８の回動により該モニタガ
ラスＧＭを取出し口３５から取り出し、このモニタガラ
スＧＭをステーションｓａ、ｓ４を経てモニタステーシ
ョンＳ５に供給する。一方、使用後のモニタガラスＧＭ
については、戻入れステーションＳ１よりも１つ前の上
昇ステーションＳ６から上昇位置のままで回転子１８を
回動させることにより、戻入れステーションＳ１でガラ
ス保持部２０のモニタガラスＧＭを戻入れ口３７から戻
入れカートリッジ３２の内底部に押し込み、その後の回
転子１８の下降によりモニタガラスＧＭの保持を解除す
るように構成されている。

さらに、上記３つの下降ステーションＳ、、Ｓ３、Ｓ５
のうち、上記供給ステーションＳ２の回転方向後側（第
１図で時計回り方向）に隣接したステーションは加熱ス
テーションＳ３とされ、このステーションＳ３に対応す
る上側カバー２１の本体２１ａ−にはモニタガラスＧＭ
と同径の開口３８か形成されており、加熱ステーション
Ｓ３でモニタガラスＧＭが停止しているときに、そのモ
ニタガラスＧＭを真空槽１内に晒して基板と同温度まで
予備加熱するようにしている。

尚、第１図の周辺部及び第５図の下部に記載した矢印は
、回転子１８の動きを示し、「上昇」は上昇状態であり
、「下降」は下降状態である。また、白丸は停止位置を
示している。

次に、上記実施例の作用について説明する。

予め、蒸着処理の前に、蓋部材４を取り外して上下の筒
部材７，８、回転軸９、回転子１８、カバー２１．２３
、供給カートリッジ３１、戻入れカートリッジ３２等を
真空槽１外に取り出す。この取り出した供給カートリッ
ジ３１内に多数枚のモニタガラスＧＭ、ＧＭ、・・・を
収容した後、このカートリッジ３１及び戻入れカートリ
ッジ３２を上側カバ−２１上面のカートリッジ装着部２
７に装着し、それをコイルばね３０の付勢力によって押
し付けて固定する。

その際、供給及び戻入れカートリッジ３１．３２は互い
に一体化されているので、その底部をカートリッジ装着
部２７に装着するだけで、底壁の挿通孔３４．３６が上
側カバー２１の中間デツキ部２１ｂにおけるの環状ガイ
ド溝２２と合致するように位置決めしてセットされ、よ
ってカートリッジ３１．３２のステーションＳ２．Ｓ＋
に対する位置決めを容易に行うことができる。

次いで、上記とは逆に、筒部材７，８、回転軸９、回転
子１８、カバー２１．２３、供給カートリッジ３１、戻
入れカートリッジ３２等を真空槽１内に挿入して、蓋部
材４で真空槽１を密閉する。

そして、真空槽１内に基板をセットした後、真空槽１内
を吸引排気して真空にするとともに、その内部を加熱し
、基板の蒸着処理のための待機状態とする。

このような待機状態で、膜厚モニタ５０のモニタガラス
ＧＭをモニタ位置にセットするために駆動装置１１が作
動する。第１図及び第５図に示すように、初期の状態で
は、上記回転子１８は下降位置にあり、その３つのガラ
ス保持部２０，２０゜・・・はいずれも下降ステーショ
ンＳ１．Ｓ３．Ｓ５に位置しており、その１つが戻入れ
ステーションＳ１に停止している。尚、３つのガラス保
持部２０．２０．・・・の動きはいずれも同じであるの
で、ここでは上記戻入れステーションＳ１を移動開始位
置とする１つのガラス保持部２０の動きについて説明す
る。すなわち、駆動装置１１の作動により回転子１８が
１サイクルの動作を開始する。先ず、回転アクチュエー
タ１６が作動して回転子１８が下降位置のままで６０″
回動し、上記ガラス保持部２０は戻入れステーションＳ
１から供給ステーションＳ２に移動する。この後、昇降
アクチュエータの作動により回転軸９が回転子１８と共
に上昇し、この回転子１８の上昇によりガラス保持部２
０に供給カートリッジ３１内の最下端のモニタガラスＧ
Ｍが回転子１８の回転前後方向から嵌合する。この状態
で、回転アクチュエータ１６の作動により回転子１８が
上昇位置のままで６００回動する。この回動により、上
記最下端のモニタガラスＧＭかガラス保持部２０に嵌合
保持されたまま水平横方向に移動して、供給カートリッ
ジ３１の取出し口３５から取り出される。このモニタガ
ラスＧＭの取出しにより供給カートリッジ３１内でモニ
タガラスＧＭ、ＧＭ、・・・が１枚の厚さ分だけ落下移
動する。上記ガラス保持部２０に保持されたモニタガラ
スＧＭが回転子］８の回動により加熱ステーションＳ３
に移動すると、昇降アクチュエータが作動して回転軸９
が回転子１８と共に下降し、以上で回転子１８の１サイ
クルの動作が終了する。この回転子１８の移動停止によ
り、モニタガラスＧＭは所定時間加熱ステーションＳ３
に保持される。この加熱ステーションＳ３の上側カバー
２１には開口３８が形成されているので、この開口３８
を通してモニタガラスＧＭが真空槽１内の熱源により加
熱され、その温度が基板と同程度に上昇する。尚、２番
目以降のモニタガラスＧＭは、それに先行するモニタガ
ラスＧＭがモニタステーンヨンＳ５で成膜モニタのため
に使用されている時間だけ回転子１８の移動が停止する
ので、同時間だけ加熱ステーションＳ３に停止保持され
る。

この加熱ステーションＳ３での所定時間の停止後、駆動
装置１１の作動により回転子１８が上記と同様にして２
番目の１サイクルの動きを再開する。すなわち、回転子
１８が下降位置のままで６０″回動して、上記ガラス保
持部２０に保持されたモニタガラスＧＭは加熱ステーシ
ョンＳ３から次の上昇ステーションＳ４に移動する。次
いで、回転子１８が上昇した後、その上昇位置のままで
６０°回動する。この回動によりモニタガラスＧ開がモ
ニタステーションＳ５に移動すると、回転子１８が下降
し、以上で回転子１８の２番目の１サイクル動作が終了
する。尚、このとき、２番目のモニタガラスＧＭは加熱
ステーションＳ３に供給される。

上記回転子１８のモニタステーションＳ５での下降移動
により、モニタガラスＧＭは下側カバー２３の開口２６
に近接配置され、その開口２６を通して蒸着源からの蒸
着物質の飛翔領域に露出する。このことによってモニタ
ガラスＧＭのモニタ位置へのセットが完了する。このモ
ニタガラスＧ閂のセットの後、その状態で蒸着源を加熱
して各基板に最初の蒸着処理を行う。また、これと同時
に、膜厚モニタ５０により、上記モニタガラス０口への
蒸着物質の付着量を監視し、その膜厚が適正になると蒸
着処理を終了する。

この蒸着処理の際、上記モニタガラスＧＭは予め、加熱
ステーションＳ３で加熱されて、その温度は基板と同温
度まで上昇しているので、モニタガラスＧＭと基板との
特性を相似させることができ、このため、モニタガラス
ＧＭに対する蒸着物質の付着特性を光学モニタで監視す
ることは、基板への同特性を監視することと同等になり
、基板の膜厚制御性やその精度を高めることができる。

こうして基板に対する最初の蒸着処理が終了すると、上
記使用済みのモニタガラスＧＭを次のものと交換する。

この交換は、回転子１８が上記と同様にして３番目（最
後）の１サイクルの動きを再開することで行われる。す
なわち、駆動装置１１の作動により回転子１８が下降位
置のままで６０°回動し、この動きにより上記ガラス保
持［２０に保持された使用済みのモニタガラスＧＭはモ
ニタステーションＳ５から次の上昇ステーションＳ６に
移動する。次いで、回転子１８は上昇した後、その上昇
位置のままで６０°回動して元の戻入れステーションＳ
１に移動する。この回転子１８の上昇位置を保ったまま
の上昇ステーションＳ６から戻入れステーションＳ１の
移動により、モニタガラスＧＭは戻入れ口３７から戻入
れカートリッジ３２内底部に水平方向にスライドして押
し込まれる。次いで、回転子１８か下降し、以上で回転
子１８の３番目の１サイクル動作が終了する。

そして、この回転子１８の下降移動によりすると、ガラ
ス保持部２０は下降移動するが、モニタガラスＧＭはカ
ートリッジ３２に残り、このことでモニタガラスＧＭが
戻入れカートリッジ３２内に移載されて収容される。尚
、このとき、２番目のモニタガラスＧＭはモニタステー
ションＳ５に、また３番目のモニタガラスＧＭは加熱ス
テーションＳ３にそれぞれ供給される。

このようにしてモニタガラスＧＭを交換した後、上記と
同様にして、新しいモニタガラスＧｔ１で膜厚をモニタ
しながら基板に対し２回目の蒸着処理を行う。以下、同
様にして供給カートリッジ３１内のモニタガラスＧＭ、
ＧＭ、・・・を順にモニタステーションＳ５に供給し、
かつ使用済みのモニタガラスＧＭを戻入れカートリッジ
３２に収容しながら、基板に多層膜の蒸着処理を行う。

そして、基板に対する多層膜の蒸着処理が全て終了した
後、冷却を待って、上記使用済みのモニタガラスＧＭ、
ＧＭ、　・・をカートリッジ３２毎、真空槽１から取り
出せばよい。

したがって、この実施例では、多数枚のモニタガラスＧ
Ｍ、ＧＭ、・・を順次交換できるので、各基板に蒸着さ
せる膜が多層化しても、それに十分に対処することがで
きる。

しかも、多数枚のモニタガラスＧＭ、ＧＭ、・・・を積
み重ねて供給カートリッジ３１内に収容し、使用後のモ
ニタガラスＧＭ、ＧＭ、・・・につぃても戻し入りか一
トリッジ３２内に積み重ねて収容して取り出すので、モ
ニタガラスＧＭの必要枚数が増えても、モニタガラス交
換装置はスペースが小さくて済み、その真空槽１での基
板の加熱温度管理の妨げにならず、よって基板に対する
多層膜の膜厚制御性や精度をさらに向上できる。

また、供給カートリッジ３１と戻入れカートリッジ３２
とがステーション５２．Ｓｌから取外し可能であるので
、成膜処理前前のモニタガラスＧＮの供給や処理後の使
用済みモニタガラスＧＭの取出しを容易に行うことがで
きる。また、供給及び戻入れカートリッジ３１．３２は
互いに一体化されているので、基板の多層膜の蒸着処理
毎に１つのカートリッジ３１．３２のベアを用意して、
その供給カートリッジ３１内にモニタガラスＧＭ。

ＧＭ、・・・を収容しておけばよく、蒸着処理について
のモニタガラスＧＭの管理を容易に行うことができる。

尚、上記実施例では、回転子１８のガラス保持部２０の
数を３つとし、その昇降ステーション８１〜Ｓ６の数を
６つとしたが、この他、例えばガラス保持部の数を４つ
とし、その昇降ステーションの数を８つとする等、それ
ぞれの数を変更することもできる。

また、上記実施例は本発明を蒸着装置に適用した実施例
であるが、本発明は蒸着装置以外の他の真空成膜装置に
対しても適用できるのは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）に係る発明の光学式
膜厚モニタのモニタガラス交換装置によると、多数枚の
モニタガラスを供給カートリッジ内に積み重ねて保持し
、外周上部に複数のガラス保持部を有する回転子を昇降
を繰り返しながら所定角度ずつ間欠的に回動させて、こ
の回転子の上昇動作及びその後の回動動作により供給カ
ートリッジ内のモニタガラスを最下端のものから１枚ず
つガラス保持部に保持して取出し口から取り出し、これ
をモニタ位置に供給するとともに、その後、回転子の回
動動作及びその後の下降動作によりガラス保持部の使用
済みのモニタガラスを戻入れカートリッジ内に下部の戻
入れ口から戻すようにしたことにより、モニタガラスの
必要枚数が増えても、モニタガラス交換装置はスペース
が小さくて済み、その真空槽での基板の加熱温度管理の
妨げにならないとともに、モニタガラスを多数枚連続し
て交換可能で、多層の成膜プロセスに対し１層ずつに対
応したモニタガラスを供給して、各層毎に独立した精度
でモニタすることができ、よって多層膜の膜厚制御性や
精度を向上させることができる。

また、請求項（２）に係る発明によれば、供給カートリ
ッジから回転子のガラス保持部で取り出されたモニタガ
ラスを、成膜モニタのために使用される前に真空槽内に
晒して予備加熱するようにしたことにより、モニタガラ
スの成膜条件を基板と略同じにして、膜厚の制御性や精
度をさらに向上できる。

さらに、請求項（３）に係る発明によると、供給カート
リッジと戻入れカートリッジとをステーションから取外
し可能でかつ一体化したことにより、成膜工程における
モニタガラスの供給及び取出しの容易化を図ることがで
きるとともに、成膜処理についてのモニタガラスの管理
及びステーションに対する位置決めの容易化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はモニタガラス交
換装置の要部の水平方向に沿った断面図、第２図は第１
図の■−■線に沿った断面図、第３図は同ｍ−ｍ線に沿
った要部断面図、第４図は回転子の平面図、第５図は交
換装置の要部をモニタガラスの搬送中心に沿って展開し
た展開図、第６図は膜厚モニタの概略構造図である。１・・真空槽９・・・回転軸１１・・駆動装置１６・・回転アクチュエータ１８・・回転子１９・・・開口２０・・ガラス保持部２１・・・供給カートリッジ３２・・・戻入れカートリッジ３４．３６・・・挿通孔３５・・・取出し口３７・・・戻入れ口５０・・・膜厚モニタ５１・・・投光器５６・・・ミラーボックスＧＭ・・・モニタガラス５９・・・光路筒６０・・・光路６１・・・受光器Ｂ、・・・入射光ＢＲ・・・反射光第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空槽内で成膜される基板と同等の成膜条件とな
る位置に配設されたモニタガラスへ検知光を照射し、そ
の入射光と反射光との対比に基づいて上記基板への膜厚
をモニタするようにした光学式膜厚モニタにおいて、真空槽の上壁に回転可能にかつ摺動可能に支持され、下
端が真空槽内に臨む回転軸と、回転軸の下端に回転一体に取り付けられた回転子と、上記回転子に、一定ストロークだけ上昇する上昇動作と
、該上昇動作と同じストロークだけ下降する下降動作と
、上記上昇及び下降動作の間に回転軸回りに一定の角度
だけ回動する動作とを繰り返して行わせる駆動手段とが
設けられ、上記回転子は、回転中心から一定半径の円周
上の所定位置に上下に貫通する複数の開口が形成され、
該各開口の上縁部にはモニタガラスを略直径方向に対向
する周縁部で嵌合保持する１対の段部からなるガラス保
持部が設けられ、上記回転子のガラス保持部が上昇又は
下降動作するモニタステーションに回転軸と平行にかつ
中心が上記回転子の開口の周回軌跡と交差するように配
置され、ガラス保持部により保持されたモニタガラスに
対する入射光及び反射光を通過させる光路と、上記モニタステーションよりも回転方向前側で、回転子
のガラス保持部が上昇移動する供給ステーションに配置
され、多数枚のモニタガラスを積み重ねて収容する筒状
の供給カートリッジと、上記供給ステーションよりも回転方向前側かつモニタス
テーションよりも回転方向後側で、回転子のガラス保持
部が下降移動する戻入れステーションに配置され、多数
枚のモニタガラスを積み重ねて収容可能な筒状の戻入れ
カートリッジとが設けられ、上記供給カートリッジの底壁には、回転子のガラス保持
部を挿通可能な挿通孔が開口されているとともに、供給
カートリッジにおける回転子の回転方向後側に相当する
側壁下部に、最下段のモニタガラスのみを水平横方向に
挿通可能な取出し口が切欠形成されている一方、戻入れカートリッジの底壁には、回転子のガラス保持部
が挿通可能な挿通孔が開口されているとともに、戻入れ
カートリッジにおける回転子の回転方向前側に相当する
側壁下部には上記供給カートリッジの取出し口と同じ高
さ位置に、１枚のモニタガラスを水平横方向にスライド
させて内部に挿入可能な戻入れ口が切欠形成されており
、回転子のガラス保持部が供給ステーションで上昇して供
給カートリッジの最下端のモニタガラスを保持し、回転
子の回動によりモニタガラスを取出し口から取り出す一
方、上昇位置での回転子の回動によりガラス保持部が戻
入れステーションでモニタガラスを戻入れ口から戻入れ
カートリッジの内底部に押し込み、回転子の下降により
モニタガラスの保持を解除するように構成されているこ
とを特徴とする光学式膜厚モニタのモニタガラス交換装
置。
（２）供給ステーションよりも回転方向後側でかつモニ
タステーションよりも回転方向前側に、ガラス保持部の
モニタガラスを真空槽内に晒して予備加熱する加熱ステ
ーションが配設されていることを特徴とする請求項（１
）記載の光学式膜厚モニタのモニタガラス交換装置。
（３）供給カートリッジと戻入れカートリッジとはそれ
ぞれステーションから取外し可能で、かつ互いに一体に
結合されていることを特徴とする請求項（１）又は（２
）記載の光学式膜厚モニタのモニタガラス交換装置。