JPH05215519A - 光学式膜厚モニタ - Google Patents
光学式膜厚モニタInfo
- Publication number
- JPH05215519A JPH05215519A JP24467491A JP24467491A JPH05215519A JP H05215519 A JPH05215519 A JP H05215519A JP 24467491 A JP24467491 A JP 24467491A JP 24467491 A JP24467491 A JP 24467491A JP H05215519 A JPH05215519 A JP H05215519A
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- JP
- Japan
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- light
- intensity
- film thickness
- interference
- monochromatic
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- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精度で成膜時の膜厚計測が可能な膜厚モニ
タを提供する。 【構成】 光源１より発した白色光Ｌ1 はモニタ用薄膜
２３により干渉を受ける。その反射光Ｌ2 はハーフミラ
ー３により二分割される。一方の白色光Ｌ3 の強度は第
１の受光器５により検出され、他方の白色光Ｌ4 は光学
フィルタ４に入射し、所望の膜厚に対応した波長の単色
光が取り出される。そしてこの単色光の強度が第１の受
光器６により検出され、その検出信号Ｖ2 と第１の受光
器５の検出信号Ｖ1 との差分が差動増幅器７により求め
られ、出力Ｖ3 がチャートレコーダ８に入力される。従
って、チャートレコーダ８では、干渉によって起こる周
期的な強度変化のみが出力される。
タを提供する。 【構成】 光源１より発した白色光Ｌ1 はモニタ用薄膜
２３により干渉を受ける。その反射光Ｌ2 はハーフミラ
ー３により二分割される。一方の白色光Ｌ3 の強度は第
１の受光器５により検出され、他方の白色光Ｌ4 は光学
フィルタ４に入射し、所望の膜厚に対応した波長の単色
光が取り出される。そしてこの単色光の強度が第１の受
光器６により検出され、その検出信号Ｖ2 と第１の受光
器５の検出信号Ｖ1 との差分が差動増幅器７により求め
られ、出力Ｖ3 がチャートレコーダ８に入力される。従
って、チャートレコーダ８では、干渉によって起こる周
期的な強度変化のみが出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空蒸着による成膜
装置等に適用される光学式膜厚モニタであって、特に薄
膜との干渉作用を利用したものに関する。
装置等に適用される光学式膜厚モニタであって、特に薄
膜との干渉作用を利用したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、薄膜との干渉作用を利用して成膜
時の膜厚を計測する光学式膜厚モニタにおいては、単色
光の強度変化を利用していた。即ち、白色光を真空チャ
ンバ内で形成されつつある薄膜に照射し、形成すべき膜
厚に対応した波長の単色光を干渉フィルタを用いて干渉
光より取り出す。その後、この単色光の強度変化を受光
器により測定していた。この場合、単色光の強度変化は
成膜時間とともに周期的に変化するため、操作者は強度
変化の最大値を尺度として形成された膜厚を知ることが
可能となる。
時の膜厚を計測する光学式膜厚モニタにおいては、単色
光の強度変化を利用していた。即ち、白色光を真空チャ
ンバ内で形成されつつある薄膜に照射し、形成すべき膜
厚に対応した波長の単色光を干渉フィルタを用いて干渉
光より取り出す。その後、この単色光の強度変化を受光
器により測定していた。この場合、単色光の強度変化は
成膜時間とともに周期的に変化するため、操作者は強度
変化の最大値を尺度として形成された膜厚を知ることが
可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した通り、従来の
技術は原理的には精度の良い膜厚モニタとして機能する
ものであるが、実際には以下の問題点により計測精度は
良いものではなかった。
技術は原理的には精度の良い膜厚モニタとして機能する
ものであるが、実際には以下の問題点により計測精度は
良いものではなかった。
【０００４】即ち、白色光源の強度揺らぎ，真空ポンプ
の振動に伴う光学系の振動やモニタガラスの振動及びモ
ニタガラス自身の配置精度等の影響により観測光の強度
が変動し、このため計測精度が悪化するという問題点が
生じていた。
の振動に伴う光学系の振動やモニタガラスの振動及びモ
ニタガラス自身の配置精度等の影響により観測光の強度
が変動し、このため計測精度が悪化するという問題点が
生じていた。
【０００５】この発明はこの様な問題点を克服すべくな
されたものであり、その目的とするところは、干渉作用
以外の好ましくない強度変動要因が存在していてもその
影響を受けること無く高精度で、成膜時の膜厚を計測す
ることができる膜厚モニタを提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、干渉作用
以外の好ましくない強度変動要因が存在していてもその
影響を受けること無く高精度で、成膜時の膜厚を計測す
ることができる膜厚モニタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】単色光では薄膜による干
渉の影響を受けてその強度が大きく変化するのに対し
て、複合光では薄膜による干渉の影響は各波長の平均と
して現れるため、成膜中に於けるその強度は殆ど変化し
ないものと考えられる。
渉の影響を受けてその強度が大きく変化するのに対し
て、複合光では薄膜による干渉の影響は各波長の平均と
して現れるため、成膜中に於けるその強度は殆ど変化し
ないものと考えられる。
【０００７】一方、光源の強度揺らぎ等の干渉以外の強
度変動要因は、単色光や複合光に係わらず、一律に同様
の強度変化をもたらす。従って、干渉作用後の複合光の
強度と単色光の強度との差分を求めることにより不要な
強度変動をキャンセルし、計測精度の向上を図ることが
できると考えられる。
度変動要因は、単色光や複合光に係わらず、一律に同様
の強度変化をもたらす。従って、干渉作用後の複合光の
強度と単色光の強度との差分を求めることにより不要な
強度変動をキャンセルし、計測精度の向上を図ることが
できると考えられる。
【０００８】この発明は係る観点に着眼してなされたも
のであり、本光学式膜厚モニタは次の様な構成を有する
ものである。即ち、（ａ）薄膜との干渉作用を受けた複
合光を第１及び第２の複合光に分波する分波手段と、
（ｂ）第１の複合光の強度を検出する第１の受光手段
と、（ｃ）第２の複合光から所定の波長の単色光を抽出
するフィルタ手段と、（ｄ）抽出された所定の波長の単
色光の強度を検出する第２の受光手段と、（ｅ）第１の
受光手段の出力信号と第２の受光手段の出力信号との差
分を検出する検出手段とを備える様にしたものである。
のであり、本光学式膜厚モニタは次の様な構成を有する
ものである。即ち、（ａ）薄膜との干渉作用を受けた複
合光を第１及び第２の複合光に分波する分波手段と、
（ｂ）第１の複合光の強度を検出する第１の受光手段
と、（ｃ）第２の複合光から所定の波長の単色光を抽出
するフィルタ手段と、（ｄ）抽出された所定の波長の単
色光の強度を検出する第２の受光手段と、（ｅ）第１の
受光手段の出力信号と第２の受光手段の出力信号との差
分を検出する検出手段とを備える様にしたものである。
【０００９】
【作用】複合光自身は薄膜との干渉による影響を受けな
いが、外因的要因による強度変化を受ける。その様な強
度変化を受けた複合光は、分波手段により第１の複合光
と第２の複合光とに分波される。更に第２の複合光はフ
ィルタ手段を透過し、その結果、所定の波長の単色光が
得られる。従って、複合光から抽出された当該単色光
は、上記強度変化の情報のみならず薄膜との干渉による
強度変化の情報をも含んでいる。
いが、外因的要因による強度変化を受ける。その様な強
度変化を受けた複合光は、分波手段により第１の複合光
と第２の複合光とに分波される。更に第２の複合光はフ
ィルタ手段を透過し、その結果、所定の波長の単色光が
得られる。従って、複合光から抽出された当該単色光
は、上記強度変化の情報のみならず薄膜との干渉による
強度変化の情報をも含んでいる。
【００１０】そこで第１の受光手段は第１の複合光の強
度を検出し、その結果を検出手段に出力する。又、第２
の受光手段は当該単色光の強度を検出し、同じくその結
果を検出手段に出力する。そして、検出手段は両結果を
受けて両者の差分を求める。これにより、薄膜との干渉
により受けた当該単色光の強度変化の情報のみが取り出
されることになる。
度を検出し、その結果を検出手段に出力する。又、第２
の受光手段は当該単色光の強度を検出し、同じくその結
果を検出手段に出力する。そして、検出手段は両結果を
受けて両者の差分を求める。これにより、薄膜との干渉
により受けた当該単色光の強度変化の情報のみが取り出
されることになる。
【００１１】
【実施例】図１は成膜時の膜厚計測の主要構成部を模式
的に示した概念図であり、この発明の一実施例である光
学式膜厚モニタ１０を用いたものである。同図に於い
て、光源１は、例えばハロゲン電球等より成る白色光源
である。そして、光源１より放出される光の波長領域
（波長λ）内の一波長λ0 の単色光が形成すべき膜厚と
関係づけられている。
的に示した概念図であり、この発明の一実施例である光
学式膜厚モニタ１０を用いたものである。同図に於い
て、光源１は、例えばハロゲン電球等より成る白色光源
である。そして、光源１より放出される光の波長領域
（波長λ）内の一波長λ0 の単色光が形成すべき膜厚と
関係づけられている。
【００１２】又、真空チャンバ２の一部分にはガラス窓
２４が設けられており、真空チャンバ２内には、蒸着源
２１やモニタガラス２２が所定の位置に配置されてい
る。そしてモニタガラス２２の一方の面上には、蒸着源
２１より蒸発した蒸着物質が堆積し、モニタ用薄膜２３
が形成される。
２４が設けられており、真空チャンバ２内には、蒸着源
２１やモニタガラス２２が所定の位置に配置されてい
る。そしてモニタガラス２２の一方の面上には、蒸着源
２１より蒸発した蒸着物質が堆積し、モニタ用薄膜２３
が形成される。
【００１３】一方、光学式膜厚モニタ１０は、ハーフミ
ラー３，光学フィルタ４，第１の受光器５，第２の受光
器６，差動増幅器７及びミラーＭ3 を有している。ここ
に光学フィルタ４は干渉フィルタを利用したバンドパス
フィルタであり、その帯域中心波長は波長λ0 である。
又、第１及び第２の受光器５，６としては、光電管やフ
ォトダイオード等が利用されるが、共に同一特性を有す
る様に調整されている。そして、第１の受光器５の出力
Ｖ1 は差動増幅器７のマイナス端子に印加されており、
第２の受光器６の出力Ｖ2 は差動増幅器７のプラス端子
に印加される。尚、光学フィルタ４としては干渉フィル
タの他に、例えば、モノクロメータを用いることも可能
である。
ラー３，光学フィルタ４，第１の受光器５，第２の受光
器６，差動増幅器７及びミラーＭ3 を有している。ここ
に光学フィルタ４は干渉フィルタを利用したバンドパス
フィルタであり、その帯域中心波長は波長λ0 である。
又、第１及び第２の受光器５，６としては、光電管やフ
ォトダイオード等が利用されるが、共に同一特性を有す
る様に調整されている。そして、第１の受光器５の出力
Ｖ1 は差動増幅器７のマイナス端子に印加されており、
第２の受光器６の出力Ｖ2 は差動増幅器７のプラス端子
に印加される。尚、光学フィルタ４としては干渉フィル
タの他に、例えば、モノクロメータを用いることも可能
である。
【００１４】又、差動増幅器７の出力Ｖ3 はチャートレ
コーダ８に入力されており、出力Ｖ3 の周期的変化が本
図に例示されている。
コーダ８に入力されており、出力Ｖ3 の周期的変化が本
図に例示されている。
【００１５】次に以上の構成を基に、光学式膜厚モニタ
１０の動作について述べる。
１０の動作について述べる。
【００１６】先ず、光源１より放出された白色光Ｌ1 は
ミラーＭ1 にて反射され、ガラス窓２４を介してモニタ
ガラス２２の一方の表面に入射する。モニタガラス２２
の他方の表面には、モニタ用薄膜２３が形成されつつあ
る。このとき白色光Ｌ1 は、モニタガラス２２の両面や
モニタ用薄膜２３の表面においてそれぞれ反射され、各
反射光は干渉しあう結果、白色光Ｌ2 が反射光として生
じる。
ミラーＭ1 にて反射され、ガラス窓２４を介してモニタ
ガラス２２の一方の表面に入射する。モニタガラス２２
の他方の表面には、モニタ用薄膜２３が形成されつつあ
る。このとき白色光Ｌ1 は、モニタガラス２２の両面や
モニタ用薄膜２３の表面においてそれぞれ反射され、各
反射光は干渉しあう結果、白色光Ｌ2 が反射光として生
じる。
【００１７】この際生じる白色光Ｌ2 の強度変化ΔＩ2
は、既述した通り、振動や光源１の揺らぎ等の影響によ
り生じた変化分ΔＩexだけであると考えられる（ΔＩ2
＝ΔＩex）。即ち、白色光Ｌ1 内の個々の単色光は成長
時にあるモニタ用薄膜２３との干渉によりその膜厚値に
応じた強度変化をきたすが、それらの合成波である白色
光Ｌ2 としてみた場合には、個々の単色光の干渉による
強度変化は平均化される結果、白色光Ｌ1 の干渉による
強度変化は殆ど無視できる程度であると判断できる。
は、既述した通り、振動や光源１の揺らぎ等の影響によ
り生じた変化分ΔＩexだけであると考えられる（ΔＩ2
＝ΔＩex）。即ち、白色光Ｌ1 内の個々の単色光は成長
時にあるモニタ用薄膜２３との干渉によりその膜厚値に
応じた強度変化をきたすが、それらの合成波である白色
光Ｌ2 としてみた場合には、個々の単色光の干渉による
強度変化は平均化される結果、白色光Ｌ1 の干渉による
強度変化は殆ど無視できる程度であると判断できる。
【００１８】この白色光Ｌ2 はその後、ガラス窓２４を
介してミラーＭ2 により反射されるとともに、ハーフミ
ラー３により白色光Ｌ3 と白色光Ｌ4 とに２分割され
る。そして白色光Ｌ3 はミラーＭ3 にて反射され、第１
の受光器５によりその強度が検出される。
介してミラーＭ2 により反射されるとともに、ハーフミ
ラー３により白色光Ｌ3 と白色光Ｌ4 とに２分割され
る。そして白色光Ｌ3 はミラーＭ3 にて反射され、第１
の受光器５によりその強度が検出される。
【００１９】他方、白色光Ｌ4 は光学フィルタ４に入射
し、波長λ0 の単色光が抽出されるとともに、その強度
が第２の受光器６により検出される。ここで検出される
波長λ0 の単色光の強度Ｉ0 には、当該単色光とモニタ
用薄膜２３との干渉により生じた強度変化ΔＩ0 に関す
る情報と振動等の影響による強度変化ΔＩ01に関する情
報とが含まれている。そして上記強度変化ΔＩ01は波長
に依存しないものと考えられるため、白色光Ｌ2 の強度
変化ΔＩexに相等しい。
し、波長λ0 の単色光が抽出されるとともに、その強度
が第２の受光器６により検出される。ここで検出される
波長λ0 の単色光の強度Ｉ0 には、当該単色光とモニタ
用薄膜２３との干渉により生じた強度変化ΔＩ0 に関す
る情報と振動等の影響による強度変化ΔＩ01に関する情
報とが含まれている。そして上記強度変化ΔＩ01は波長
に依存しないものと考えられるため、白色光Ｌ2 の強度
変化ΔＩexに相等しい。
【００２０】そこで強度変化ΔＩexに対応する第１の受
光器５の出力Ｖ1 をＶexとし、強度変化ΔＩ0 に対応す
る第２の受光器６の出力Ｖ2 の成分をＶ0 として表すな
らば、各出力Ｖ1 ，Ｖ2 は、Ｖ1 ＝Ｖex，Ｖ2 ＝Ｖ0 ＋
Ｖexの式で表される。従って、差動増幅器７の出力Ｖ3
はＶ3 ＝ｋ（Ｖ2 −Ｖ1 ）＝ｋＶ0 となり（ｋ：増幅
率）、干渉による強度変化ΔＩ0 の情報のみが増幅され
チャートレコーダ８に入力される。
光器５の出力Ｖ1 をＶexとし、強度変化ΔＩ0 に対応す
る第２の受光器６の出力Ｖ2 の成分をＶ0 として表すな
らば、各出力Ｖ1 ，Ｖ2 は、Ｖ1 ＝Ｖex，Ｖ2 ＝Ｖ0 ＋
Ｖexの式で表される。従って、差動増幅器７の出力Ｖ3
はＶ3 ＝ｋ（Ｖ2 −Ｖ1 ）＝ｋＶ0 となり（ｋ：増幅
率）、干渉による強度変化ΔＩ0 の情報のみが増幅され
チャートレコーダ８に入力される。
【００２１】この様に振動等の影響による強度変化はキ
ャンセルされるため、チャートレコーダ８では干渉によ
って起こる周期的な強度変化ΔＩ0 がノイズなく出力さ
れる。その結果、蒸着作業者はチャートレコーダ８の出
力を見ることによって、精度良く所定の膜厚の薄膜を蒸
着させることができる。
ャンセルされるため、チャートレコーダ８では干渉によ
って起こる周期的な強度変化ΔＩ0 がノイズなく出力さ
れる。その結果、蒸着作業者はチャートレコーダ８の出
力を見ることによって、精度良く所定の膜厚の薄膜を蒸
着させることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した通りこの発明によれば、光
源の揺らぎや光学系の振動等が原因となって生じるノイ
ズをキャンセルすることができ、極めて精度の良い膜厚
モニタを実現することができる効果がある。
源の揺らぎや光学系の振動等が原因となって生じるノイ
ズをキャンセルすることができ、極めて精度の良い膜厚
モニタを実現することができる効果がある。
【図１】成膜時の膜厚計測の主要構成部を模式的に示し
た概念図である。
た概念図である。
１ 光源 ３ ハーフミラー ４ 光学フィルタ ５ 第１の受光器 ６ 第２の受光器 ７ 差動増幅器 １０ 光学式膜厚モニタ ２２ モニタガラス ２３ モニタ用薄膜
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の波長の単色光を含む複合光と薄膜
との干渉を利用した光学式膜厚モニタであって、 （ａ） 前記薄膜との干渉作用を受けた前記複合光を第
１及び第２の複合光に分波する分波手段と、 （ｂ） 前記第１の複合光の強度を検出する第１の受光
手段と、 （ｃ） 前記第２の複合光から前記所定の波長の単色光
を抽出するフィルタ手段と、 （ｄ） 抽出された前記所定の波長の単色光の強度を検
出する第２の受光手段と、 （ｅ） 前記第１の受光手段の出力信号と前記第２の受
光手段の出力信号との差分を検出する検出手段とを、備
えた光学式膜厚モニタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24467491A JPH05215519A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 光学式膜厚モニタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24467491A JPH05215519A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 光学式膜厚モニタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215519A true JPH05215519A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=17122263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24467491A Pending JPH05215519A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 光学式膜厚モニタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05215519A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684574A (en) * | 1994-11-01 | 1997-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | In-process film thickness monitoring system |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP24467491A patent/JPH05215519A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684574A (en) * | 1994-11-01 | 1997-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | In-process film thickness monitoring system |
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