JPH0481723B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光を伴なう真空中での膜作成におけ
る光学モニタ方法および装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 膜作成時に膜形成材料が膜作成装置の内壁に付
着する。光を伴なう場合には、この膜形成状態に
変化がないかを光学モニタしているが、検出光が
通過する窓（以後、光学モニタ用窓と呼ぶ）も膜
形成材料の付着のために曇つてくる。従来は、こ
の窓の曇り対策として、窓の曇りが少なくなるよ
うに種々の手段を膜作成装置内において講じてい
た。そして、光学モニタ用窓の曇り量は許容範囲
であるとして検出していなかつた。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、光学モニタ用窓の曇りをなくす手段が講
じられてきたが、この窓の曇り量は検出してはい
なかつた。しかし、実際には、光学モニタ用窓の
曇り量は膜作成時間に伴なつて増加する。また、
光学モニタ用窓に付着した膜作成材料を取り除く
作業中は膜作成ができない。そこで、長時間連続
の膜作成および光学モニタに問題があり、量産に
向かなかつた。

本発明は、以上の問題点を考慮して、光を伴う
真空中での膜作成において、光学モニタ用窓の曇
り量の影響を受けずに再現性のある正確な光学モ
ニタ値を長時間連続に得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、以上の問題点を解決するために、膜
作成時に伴なう光の波長と異なる波長の光（電磁
波）を用いて光学モニタ用窓の反射率を測定し
て、光学モニタ用窓に膜作成材料が付着すること
により曇り量を検出し、光学モニタ値を補正する
ものである。

（作用） 光学モニタ用窓に膜作成材料が付着するために
生じる曇りの量を検出して光学モニタ値を補正す
るので常に再現性のある正確な光学モニタ値が得
られる。

また、膜作成時に伴なう光の波長と異なる波長
の光（電磁波）を用いて光学モニタ用窓の曇り量
を検出するので、光学モニタ用窓の曇り量の検出
時に膜作成時に伴なう光の影響を受けず、従つ
て、特別に工夫することなしに、モニタが可能で
ある。

更に、光学モニタ用窓の曇り量を反射率から求
めるため、膜作成装置内には手を加えないで光学
モニタが行なえる。

（実施例） 第１図は本発明の光学モニタ装置の第１の実施
例を示す構成ブロツク図である。第１図におい
て、１は膜作成装置であり、一例として直流スパ
ツタ装置を示している。膜作成装置１は、ターゲ
ツト１１、陽極１２、高圧電源１３、ガス導入口
１４、光学モニタ用窓２から基本的に構成されて
いる。膜作成装置１の内部を真空ポンプで真空に
引いた後、ターゲツト１１と陽極１２との間に高
圧電源１３を用いて高電圧を印加すると両者の間
でグロー放電が生じる。このグロー放電により、
放電空間にガス導入口１４から流入したアルゴン
がプラズマの状態になる。このプラズマ中のアル
ゴン正イオンがターゲツト表面に衝突してターゲ
ツト表面がスパツタ蒸発する。そして、スパツタ
された粒子が陽極１２上に配置された基板１５に
沈着してターゲツト材料からなる薄膜が形成され
る。絶縁体１６はターゲツト１１と膜作成装置１
とを絶縁するためものであり、ターゲツト１１は
温度が上がりすぎないように水冷する必要があ
る。

この膜形成時に生じるプラズマ光は、ターゲツ
ト材料やアルゴンに固有の輝線スペストルから成
る。この材料固有の波長の光の強度をモニタし
て、膜形成時に状態の変化等がないかを調べるの
が光学モニタ系４である。

光学モニタ系４は、一般に検出光３を集光レン
ズ４１で集光した後、スリツト４２を介して回
析格子４３で回析され、所定の波長の回析光のみ
をスリツト４４で分離抽出して光電管４５に導い
ている。そして、光電管４５で光のエネルギーが
電流値に変換され、電流増幅器４６ａで増幅され
て出力される。ここで、回析格子４３の代わりに
プリズムを用いてもよく、また、回析格子４３で
十分に回析されていれば、光電管４５の前スリツ
ト４４はなくてもよい。

本発明は、検出光３の量を検出する光学モニタ
系とは別の系を用いて検出光３の通過する光学モ
ニタ用窓２の曇り量を反射率の変化から求め、補
正する。すなわち、反射率測定器５を用いて、反
射率を求め、電流増幅器４６ｂで出力値を増幅
後、窓の曇り量算出回路６へ導き、補正係数算出
回路７から増幅率が算出され、電流増幅器４６ａ
の増幅率を変化させて出力値を補正する。

反射率測定器５からは、検出光３の波長とは異
なる単一波長の電磁波を放射および感受すること
により、検出光３との干渉の影響を受けずに光学
モニタ用窓の曇り量が測定できる。

また、反射率測定器５は、電磁波を放射する素
子と感受する素子とが同一のものでもよいし、
別々のものでもよい。

特定の単一波長を用いるために、反射率測定系
は光学モニタ系４により簡素で小型化できる。ま
た本測定には光だけとは限らず電磁波であれば窓
の反射率が測定できる。

本発明では、反射率測定から光学モニタ用窓２
の曇り量を求めるために、予め、光学モニタ用窓
２を用いて反射測定用の波長の反射率と、検出光
３の波長の透過率との関係を求めておく必要があ
る。しかし、量産の場合には、この関係は一度だ
け求めれば後に補正する必要がなく、長時間連続
して光学モニタができる。

更に、反射率を利用しているため膜作成装置１
に手を加えないので膜形成に何らの影響も及ぼさ
ない。

第２図は本発明の光学モニタ装置の第２の実施
例を示す構成ブロツク図である。第２図におい
て、１は膜作成装置であり、この図では光学モニ
タ用窓２の近傍のみを表わしている。４は光学モ
ニタ系であり、細い多数の受光素子からなるマル
チデイテクタ４７を有し、同時に複数の波長の光
強度が測定できる。この光学モニタ系４を用いれ
ば、膜作成時に生じる複数の波長が同時にモニタ
でき、多種材料からなる膜のモニタにも適してい
る。この場合に生じる光も材料固有の輝線スペク
トルから成つているので、膜作成時に生じる光の
波長と異なる波長の光を用いれば、同一系を用い
て光学モニタ用窓の曇り量を求めることができ
る。

第２図において、３は検出光であり波長はλ₀で
ある。８は単一波長光源であり、放射された光の
波長はλ₁である。両者は、集光レンズ４１、スリ
ツト４２を通つて回析格子４３で回析され、マル
チデイテクタ４７に達する。マルチデイテクタ４
７により、それぞれの強度に応じて電流値に変換
される。ここで波長λ₁の光の反射量に対応する電
流値を増幅率一定の電流増幅器４６ｂで増幅後光
学モニタ用窓の曇り量算出回路６へ導き、補正係
数算出回路７によつて増幅率を算出し、電流増幅
器４６ａの増幅率を変化させて出力値を補正す
る。従つて長時間連続して正確な光学モニタ値を
得ることができる。また、一般光学モニタ系をそ
のまま利用しており、実行が容易である。

第２図においては、検出光３と単一波長光源８
からの光と経路が一致していない。そのため、単
一波長光源８からの光の波長がλ₁でも光学モニタ
系４のマルチデイテクタ４７上では波長λ₁の検出
位置からずれた位置で検出されるが、検出光３の
波長λ₀の検出装置と異なれば互いに干渉しない。
また、波長λ₁からなる単一波長光源８からの光の
モニタをマルチデイテクタ４７上での波長λ₁の検
出位置で行う必要はなく、波長λ₁の光がマルチデ
イテクタ４７上に到達している部分でモニタすれ
ばよい。

この第２の実施例も第１の実施例と同様に、反
射率測定から光学モニタ用窓２の曇り量を求める
ために、予め光学モニタ用窓を用いて反射率測定
用の光の波長の反射率と検出光３の波長の透過率
との関係を求めておく必要がある。また、反射率
を利用しているため膜作成装置１に手を加えない
ので膜形成に何ら影響も及ぼさない。

第３図は本発明の光学モニタ装置の第３の実施
例を示す構成ブロツク図である。第３図では、光
学モニタ系４において、光電管４５が複数個存在
する。本光学モニタ系４は第２図のマルチデイテ
クタ４７を用いたようにある時刻のスペクトル強
度分布を求めることができないが、同時に光電管
４５の数の波長を精度よくモニタできる。この光
学モニタ系４においても第２の実施例と同様に同
一系を用いて波長λ₀の検出光３と波長λ₁の光との
強度を得ることができ、予め求めた光学モニタ用
窓２の反射率測定用の光の波長の反射率と検出光
３の波長の透過率との関係から光学モニタ用窓の
曇り量算出回路６と補正係数算出回路７によつて
増幅率を算出し、電流を増幅器４６ａの増幅率を
変化させて出力値を補正する。

第４図は本発明の光学モニタ装置の第４の実施
例を示す構成ブロツク図である。第４図におい
て、スプリツタ９が設けられている以外は第１図
と同じ構成である。このスプリツタ９により、膜
作成装置１と光学モニタ系４との間で、検出光３
と光学モニタ用窓２の曇り量検出のための反射率
測定器５から放射される電磁波との経路が等しく
なる。すなわち、反射率測定器５から放射された
電磁波は、スプリツタ９により検出光３と同じ経
路になり、光学モニタ用窓２で反射、再びスプリ
ツタ９で反射して反射率測定器５にもどる。これ
に対して、第１の実施例では検出光３と光学モニ
タ用窓２の曇り量検出のための電磁波が等しい経
路ではなく、かつ、光学モニタ用窓上の同一部分
をみてはいない。そこで、第４図のように両者の
経路を等しくすることにより、一層正確な光学モ
ニタが可能になる。

しかし、本構成ではスプリツタ９によつて検出
光３および光学モニタ用窓２の曇り量検出用の電
磁波の一部が反射率測定器にもどるので、反射率
測定器５のうち電磁波放射源側に悪影響を及ぼす
場合がある。この場合は、スプリツタ９を偏向ス
プリツタにし、かつ、スプリツタ９と反射率測定
器５との間に偏向板を置いてやることにより、こ
の影響を軽減できる。

本実施例の場合、予め求める光学モニタ用窓２
の反射率測定用の電磁波の波長の反射率と検出光
３の波長の透過率との関係は、実際の測定系と同
一系、すなわち、スプリツタ９および偏向板も含
めた系で求めないといけない。それはスプリツタ
９および偏向板が波長および偏向面に依存するた
めである。

第５図は本発明の光学モニタ装置の第５の実施
例を示す構成ブロツク図である。第５図におい
て、スプリツタ９が設けられている以外は第２図
と同じ構成である。このスプリツタ９によつて、
光学モニタ用窓２の曇り量測定用の単一波長光源
８から放射された光が反射され、検出光３と同じ
経路になる。この結果、両者の経路がずれていた
ために生じていた精度の悪さが改善される。すな
わち、予め求める光学モニタ用窓２の反射率測定
用の光の波長の反射率と検出光３の波長の透過率
との関係を、両者の経路がずれた状態で求めると
再現性が悪いのである。

この第５の実施例も第４の実施例と同様に、単
一波長光源８に光が当ると悪影響を及ぼす場合が
あり、この場合には、スプリツタ９を偏光スプリ
ツタにし、かつ、スプリツタ９と単一波長光源８
との間に偏光板を置いてやることにより、この影
響を軽減できる。

予め求める上記関係は、もちろん、実際の測定
系と同一系、すなわち、スプリツタ９等を含めた
系でもとめないといけない。また、本構成は第３
の実施例にも適用できる。

光学モニタ系４と光学モニタ用窓２の曇り量測
定系とが異なる場合において、検出光３と反射率
測定器５からの電磁波とが光学モニタ用窓の同一
部分に当るようにするには、第４の実施例のよう
にしなくとも第６図ａに示すように光学モニタ用
窓２に検出光３が傾いて入射するか、第６図ｂに
示すように反射測定器５の放射側と感受側を分離
して配置すればよい。しかし、この場合には、光
学モニタ用窓２の曇り量測定用の電磁波の位置合
わせがむずかしい欠点があり、第４の実施例の方
がはるかに容易である。

同様に、光学モニタ系４と光学モニタ用窓２の
曇り量測定系とが同一である場合において、光学
モニタ用窓２で反射された単一波長光源８からの
光と検出光３の経路を一致させるには、第５の実
施例以外に第６図ｃに示すように光学モニタ用窓
２に検出光３が傾いて入射するようにすればよ
い。しかし、この場合にも、光学モニタ用窓２の
曇り量測定用の光の位置合わせがむずかしい欠点
がある。さらに、一般に光の波長によつて屈折率
が異なるため、前記経路を一致させても前記２つ
の光が光学モニタ用窓２の膜作成装置側の同一部
分に照射されないという問題がある。よつて、再
現性と正確性の点で実施例が勝つている。

以上、本発明の実施例について説明した。上記
実施例では増幅器が電流増幅器の場合について記
した。しかし、電磁波の感受装置からの出力が電
圧ならば、増幅記は電圧増幅器である。

また、第２、第３、第５の実施例では、光学モ
ニタ用窓２の曇り量を求めるために本測定用の光
（波長λ₁）を受けた受光素子からの出力を増幅す
る増幅率が一定の電流増幅器４６ｂを使用してい
るが、第７図に示すように、光学モニタ出力値を
得る増幅率が可変の電流増幅器４６ａからの出力
を利用してもよい。この場合は、電流増幅器の増
幅率を感知する機構が電流増幅器４６自体か窓の
曇り量算出回路にある必要がある。

（発明の効果） 本発明は、膜形成材料が付着するために生じる
光学モニタ用窓の曇り量を検出して光学モニタ値
を補正するので常に再現性のある正確な光学モニ
タ値が得られる。

そして、長時間連続してモニタができるので量
産に適している。

また、膜作成時に伴なう光の波長と異なる波長
の電磁波を用いて光学モニタ用窓の曇り量を検出
するので、両者がお互いに干渉しない。従つて、
干渉によつてモニタ値の精度が悪くなることはな
い。

更に、光学モニタ用窓の曇り量を反射率から求
めるため、膜作成装置に何らの手を加えることな
しに光学モニタが行なえる。従つて、光学モニタ
することによつて膜形成に何らの影響も与えな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図はそれぞれ本発明の第１から
第５の実施例の構成ブロツク図である。第６図は
電磁波の経路を示す図であり、第７図は光学モニ
タ出力補正系の実施例である。 １……膜作成装置、２……光学モニタ用窓、３
……検出光、４……光学モニタ系、５……反射率
測定器、６……窓の曇り量算出回路、７……補正
係数算出回路、８……単一波長光源、９……スプ
リツタ、１１……ターゲツト、１２……陽極、１
３……高圧電源、１４……ガス導入口、１５……
基板、１６……絶縁体、４１……集光レンズ、４
２……スリツト、４３……回析格子、４４……ス
リツト、４５……光電管、４６……電流増幅器、
４７……マルチデイテクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 膜作成装置の光学モニタ用窓を介して出射さ
   れる膜作成時に生じる光を測定することにより膜
   作成時のモニタを行う光学モニタ方法において、
   検出光が通過する膜作成装置の窓に膜形成材料が
   付着して曇る量を、膜作成時に生じる光の波長と
   異なる波長の電磁波を用いて窓の反射率を測定す
   ることにより求め、前記膜作成時に生じた光の測
   定値を補正することを特徴とする光学モニタ方
   法。 ２ 膜作成装置の光学モニタ用窓を通して出射さ
   れる膜作成時に発生する光を受光し測定する第１
   の手段と、 膜作成時に発生する光の波長と異なる波長の曇
   り測定用の電磁波を光学モニタ用窓に対して放射
   する手段と、前記光学モニタ用窓で反射した前記
   曇り測定用の電磁波を感受し、その感受量にもと
   づき光学モニタ窓の曇り量を求める手段とからな
   る第２の手段と、 求めた曇り量にもとづき、前記第１の手段の出
   力に補正を施す第３の手段と を設けたことを特徴とする光学モニタ装置。 ３ 前記曇り測定用の電磁波の経路を、前記光学
   モニタ用窓を通して出射される膜作成時に発生す
   る光の経路に、少なくとも前記光学モニタ用窓の
   近傍で一致させる手段を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の光学モニタ装置。 ４ 前記第１の手段の膜作成時に発生する光の受
   光部および前記第２の手段の曇り測定用電磁波の
   反射波を感受する感受部を、複数の波長の光を同
   時に検出できる１個の感受部により構成するとと
   もに、前記曇り測定用の電磁波の経路と、前記光
   学モニタ用窓を通して出射される膜作成時に発生
   する光の経路とを、光学モニタ用窓から前記感受
   部までの範囲で一致させる手段を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の光学モニタ
   装置。