JPH08145631A - コーティング厚さ測定装置 - Google Patents
コーティング厚さ測定装置Info
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- JPH08145631A JPH08145631A JP7262561A JP26256195A JPH08145631A JP H08145631 A JPH08145631 A JP H08145631A JP 7262561 A JP7262561 A JP 7262561A JP 26256195 A JP26256195 A JP 26256195A JP H08145631 A JPH08145631 A JP H08145631A
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- coating
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
- G01B11/0633—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection using one or more discrete wavelengths
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高価な単色光の光源を用いずに、容易にコ
ーティングの厚さを測定し得る装置を提供する。 【解決手段】 試料の表面に向かって光ビームを発射
する白色光源２０と、フィルタリングされた光ビームを
生成するフィルタ２８、２９と、前記フィルタリングさ
れた光ビームの強さを検知し、カウント基準信号を発生
する光検知部３０であって、前記強さを対応する電流信
号に変換する光検知器３３、前記電流信号を対応する電
圧信号に変換する電流電圧変換器３５、電圧信号のピー
ク電圧値を検知するピーク電圧値検知器３７及び各ピー
ク電圧値と予め定められた閾値とを比較して、ハイ／ロ
ーレベルのカウント基準信号を発生するコンパレータ３
９を有する、前記光検知部３０と、ハイレベルのカウン
ト基準信号を計数してカウント数を発生するカウンタ５
２と、前記カウント数に基づいて、予め定められた複数
のコーティングの厚さからコーティングの厚さを選択す
る信号処理器６０とからなる。
ーティングの厚さを測定し得る装置を提供する。 【解決手段】 試料の表面に向かって光ビームを発射
する白色光源２０と、フィルタリングされた光ビームを
生成するフィルタ２８、２９と、前記フィルタリングさ
れた光ビームの強さを検知し、カウント基準信号を発生
する光検知部３０であって、前記強さを対応する電流信
号に変換する光検知器３３、前記電流信号を対応する電
圧信号に変換する電流電圧変換器３５、電圧信号のピー
ク電圧値を検知するピーク電圧値検知器３７及び各ピー
ク電圧値と予め定められた閾値とを比較して、ハイ／ロ
ーレベルのカウント基準信号を発生するコンパレータ３
９を有する、前記光検知部３０と、ハイレベルのカウン
ト基準信号を計数してカウント数を発生するカウンタ５
２と、前記カウント数に基づいて、予め定められた複数
のコーティングの厚さからコーティングの厚さを選択す
る信号処理器６０とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコーティングの厚さ
を測定する装置に関し、特に、透明なコーティング物質
を成長させる間、その厚さを測定することのできるコー
ティング厚さ測定装置に関する。
を測定する装置に関し、特に、透明なコーティング物質
を成長させる間、その厚さを測定することのできるコー
ティング厚さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、従来の様々な形態のコー
ティングは、部品に対して、浸食、摩耗、腐食及び酸化
に対する抵抗力を与え、それらの平均寿命を増加させる
ので、機械、電子及び航空産業の分野で幅広く用いられ
てきた。プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法、物理的蒸
着（ＰＶＤ）法、電気めっきなどのような幾つの技法
が、目標となる部品或いは表面にコーティングを形成す
るために開発され用いられてきた。
ティングは、部品に対して、浸食、摩耗、腐食及び酸化
に対する抵抗力を与え、それらの平均寿命を増加させる
ので、機械、電子及び航空産業の分野で幅広く用いられ
てきた。プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法、物理的蒸
着（ＰＶＤ）法、電気めっきなどのような幾つの技法
が、目標となる部品或いは表面にコーティングを形成す
るために開発され用いられてきた。
【０００３】与えられた抵抗力は、コーティングの厚さ
によって大幅に変化することが知られており、コーティ
ングの厚さがある範囲内に保たれている場合、最適の結
果が得られることが知られている。従って、コーティン
グの厚さによる最適の結果を得るためには、コーティン
グが形成される間現場にてコーティングの厚さを正確に
モニタリングすることが必要である。
によって大幅に変化することが知られており、コーティ
ングの厚さがある範囲内に保たれている場合、最適の結
果が得られることが知られている。従って、コーティン
グの厚さによる最適の結果を得るためには、コーティン
グが形成される間現場にてコーティングの厚さを正確に
モニタリングすることが必要である。
【０００４】図１には、米国特許第５，２０８，６４５
号明細書に「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓ
ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ａ Ｃｏａｔｉｎ
ｇ」という名称で開示されているように、コーティング
処理過程中に、そのコーティングの厚さを現場にて測定
する従来の測定装置が示されている。この測定装置は光
源１０、第１レンズ１１及び第２レンズ１２、透明物質
にて覆われた表面２４を有する円筒形の試料、第３レン
ズ１３、検知器１５、増幅器１６及び電圧計１７を有す
る。この測定装置において、Ｈｅ−Ｎｅレーザのような
光源１０から発射される光ビームは、第１レンズ１１及
び第２レンズ１２によって拡張される。その後、その拡
張された光ビームＰｉは、試料の表面２４に入射され、
表面２４から反射される。コーティングされた表面２４
から反射された光ビームＰｒは、第３レンズ１３にて検
知器１５（例えば、Ｓｉフォトダイオード）上に結像さ
れる。この検知器１５は、厚さの関数として変化する反
射光ビームＰｒの強さを検知する。最初、検知器１５に
より検知された強さは増幅器１６により増幅され、その
後、増幅された強さを対応する電圧に変換する電圧計１
７へ入力される。その後、コーティング表面から反射さ
れた光の強さとコーティングの厚さとの間の相関性を表
す予め定められた曲線と、電圧の変化とを比較すること
によってコーティングの厚さが求められる。
号明細書に「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓ
ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ａ Ｃｏａｔｉｎ
ｇ」という名称で開示されているように、コーティング
処理過程中に、そのコーティングの厚さを現場にて測定
する従来の測定装置が示されている。この測定装置は光
源１０、第１レンズ１１及び第２レンズ１２、透明物質
にて覆われた表面２４を有する円筒形の試料、第３レン
ズ１３、検知器１５、増幅器１６及び電圧計１７を有す
る。この測定装置において、Ｈｅ−Ｎｅレーザのような
光源１０から発射される光ビームは、第１レンズ１１及
び第２レンズ１２によって拡張される。その後、その拡
張された光ビームＰｉは、試料の表面２４に入射され、
表面２４から反射される。コーティングされた表面２４
から反射された光ビームＰｒは、第３レンズ１３にて検
知器１５（例えば、Ｓｉフォトダイオード）上に結像さ
れる。この検知器１５は、厚さの関数として変化する反
射光ビームＰｒの強さを検知する。最初、検知器１５に
より検知された強さは増幅器１６により増幅され、その
後、増幅された強さを対応する電圧に変換する電圧計１
７へ入力される。その後、コーティング表面から反射さ
れた光の強さとコーティングの厚さとの間の相関性を表
す予め定められた曲線と、電圧の変化とを比較すること
によってコーティングの厚さが求められる。
【０００５】しかしながら、前述した測定装置は、多く
の問題点を有している。第１に、有意な結果を得るため
に光源及びフォトダイオードは、光学的に正確に整合し
て配置されなければならないが、これを実現することは
相当に難しい。
の問題点を有している。第１に、有意な結果を得るため
に光源及びフォトダイオードは、光学的に正確に整合し
て配置されなければならないが、これを実現することは
相当に難しい。
【０００６】従来の測定装置における他の問題点は、コ
ヒーレントな光ビーム及び単色光ビーム（例えば、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ）を供給し得る光源が要求されるが、その
ようなＨｅ−Ｎｅレーザは非常に高価であるという点で
ある。
ヒーレントな光ビーム及び単色光ビーム（例えば、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ）を供給し得る光源が要求されるが、その
ようなＨｅ−Ｎｅレーザは非常に高価であるという点で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、高価な単色光の光源を用いることなく、容易に
コーティングの厚さを測定することのできる装置を提供
することにある。
目的は、高価な単色光の光源を用いることなく、容易に
コーティングの厚さを測定することのできる装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、コーティング処理過程中、試料の表面に形成され
た透明コーティング物質からなるコーティングの厚さを
測定するためのコーティング厚さ測定装置であって、
めに、コーティング処理過程中、試料の表面に形成され
た透明コーティング物質からなるコーティングの厚さを
測定するためのコーティング厚さ測定装置であって、
【０００９】前記試料の表面に向かって光ビームを発射
する白色光源であって、前記光ビームが、前記コーティ
ングの表面で部分的に反射されて、第１反射光ビームを
生成すると共に、前記コーティングの表面に部分的に透
過され、前記透過された光ビームの一部は前記試料の表
面により前記コーティングの表面へ再度反射されて、第
２反射光ビームを生成し、前記第１及び第２反射光ビー
ムは、それらの間の位相の差により互いに干渉を起こす
ことによって、干渉された反射光ビームを生成する、前
記白色光源と、
する白色光源であって、前記光ビームが、前記コーティ
ングの表面で部分的に反射されて、第１反射光ビームを
生成すると共に、前記コーティングの表面に部分的に透
過され、前記透過された光ビームの一部は前記試料の表
面により前記コーティングの表面へ再度反射されて、第
２反射光ビームを生成し、前記第１及び第２反射光ビー
ムは、それらの間の位相の差により互いに干渉を起こす
ことによって、干渉された反射光ビームを生成する、前
記白色光源と、
【００１０】特定の範囲内の波長の前記干渉された反射
光ビームをフィルタリングすることによって、特定の範
囲内の波長のフィルタリングされた光ビームを生成する
１つまたは複数のフィルタと、
光ビームをフィルタリングすることによって、特定の範
囲内の波長のフィルタリングされた光ビームを生成する
１つまたは複数のフィルタと、
【００１１】前記１つまたは複数のフィルタに対応して
並列に設けられており、各々対応する前記フィルタから
の前記フィルタリングされた光ビームの強さを検知する
と共に、前記強さからカウント基準信号を発生する１つ
または複数の光検知部であって、前記光検知部の各々
は、対応する前記フィルタからの前記フィルタリングさ
れた光ビームの前記強さを検知すると共に、前記強さを
複数の電流ピークを有する対応する電流信号に変換する
光検知器と、前記光検知器からの前記電流信号を、前記
電流ピークの各々に対応する複数の電圧ピークを有する
電圧信号に変換する電流電圧変換器と、前記電流電圧変
換器からの前記電圧信号のピーク電圧値を検知するピー
ク電圧値検知器と、前記ピーク電圧値の各々を予め定め
られた閾値と比較することによって、ハイレベルの信号
及びローレベルの信号を有するカウント基準信号を発生
するコンパレータとを有する、前記光検知部と、
並列に設けられており、各々対応する前記フィルタから
の前記フィルタリングされた光ビームの強さを検知する
と共に、前記強さからカウント基準信号を発生する１つ
または複数の光検知部であって、前記光検知部の各々
は、対応する前記フィルタからの前記フィルタリングさ
れた光ビームの前記強さを検知すると共に、前記強さを
複数の電流ピークを有する対応する電流信号に変換する
光検知器と、前記光検知器からの前記電流信号を、前記
電流ピークの各々に対応する複数の電圧ピークを有する
電圧信号に変換する電流電圧変換器と、前記電流電圧変
換器からの前記電圧信号のピーク電圧値を検知するピー
ク電圧値検知器と、前記ピーク電圧値の各々を予め定め
られた閾値と比較することによって、ハイレベルの信号
及びローレベルの信号を有するカウント基準信号を発生
するコンパレータとを有する、前記光検知部と、
【００１２】前記ハイレベルのカウント基準信号を計数
することによって、カウント数を発生するカウンタと、
することによって、カウント数を発生するカウンタと、
【００１３】前記カウント数に基づいて、予め定められ
た複数のコーティングの厚さから前記コーティングの厚
さを選択する信号処理器とを有するコーティング厚測定
装置が提供される。
た複数のコーティングの厚さから前記コーティングの厚
さを選択する信号処理器とを有するコーティング厚測定
装置が提供される。
【００１４】従来の測定装置と比べて、本発明の測定装
置は小数の部品で製造可能であり、その構造がより簡単
であるばかりでなく、その製造コストも低い。これは、
コヒーレントな光ビーム及び単色光ビームを有する光源
の代わりに、白色光源を組み込むことによって、従来の
装置内で使用されていたレンズを除去することができ、
システムを構成する装置全体の部品数を低減でき、また
光源及び光検知器を光学的に正確に整合させて配置する
必要がなくなるためである。
置は小数の部品で製造可能であり、その構造がより簡単
であるばかりでなく、その製造コストも低い。これは、
コヒーレントな光ビーム及び単色光ビームを有する光源
の代わりに、白色光源を組み込むことによって、従来の
装置内で使用されていたレンズを除去することができ、
システムを構成する装置全体の部品数を低減でき、また
光源及び光検知器を光学的に正確に整合させて配置する
必要がなくなるためである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例につ
いて図面を参照しながらより詳しく説明する。
いて図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１６】図２には、本発明の好ましい実施例による
部材（試料）の表面２４に形成されたコーティングの厚
さを測定するための測定装置１００の概略図が示されて
おり、ここで形成されたコーティングは、透明な物質
（例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ｄｉａｍｏｎ
ｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ；ＤＬＣ））からなり、プ
ラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法を用いて形成される。
本発明に用いられたダイヤモンドライクカーボンとは、
短い範囲内において１つのダイヤモンド構造と等しい構
造を有する炭素原子の３次元配列を意味し、ここで、各
々の炭素原子は４つの他の炭素原子により取り囲まれて
いるが、長い範囲ではダイヤモンド構造を有していない
（つまり、構造の単位が一定の区間では繰り返されな
い）。表面２４に形成されたコーティング物質は、コー
ティング物質とコーティングの周囲との境界を画定する
コーティングの表面２６を生成する。説明の便宜上、本
発明の測定装置１００は、図２に示したように、白色光
源２０、フィルタ２８、光検知部３０、カウンタ５２及
び信号処理器６０からなる。
部材（試料）の表面２４に形成されたコーティングの厚
さを測定するための測定装置１００の概略図が示されて
おり、ここで形成されたコーティングは、透明な物質
（例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ｄｉａｍｏｎ
ｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ；ＤＬＣ））からなり、プ
ラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法を用いて形成される。
本発明に用いられたダイヤモンドライクカーボンとは、
短い範囲内において１つのダイヤモンド構造と等しい構
造を有する炭素原子の３次元配列を意味し、ここで、各
々の炭素原子は４つの他の炭素原子により取り囲まれて
いるが、長い範囲ではダイヤモンド構造を有していない
（つまり、構造の単位が一定の区間では繰り返されな
い）。表面２４に形成されたコーティング物質は、コー
ティング物質とコーティングの周囲との境界を画定する
コーティングの表面２６を生成する。説明の便宜上、本
発明の測定装置１００は、図２に示したように、白色光
源２０、フィルタ２８、光検知部３０、カウンタ５２及
び信号処理器６０からなる。
【００１７】図３に示したように、白色光源２０からの
光ビームは表面２６から部分的に反射されて、反射され
た第１光ビーム（以下、第１反射光ビーム）を生成する
と共に、コーティング表面２６を部分的に透過する。透
過した光ビームは、試料の表面２４によってコーティン
グの表面２６へ再度反射されることにより、反射された
第２光ビーム（以下、第２反射光ビーム）を生成する。
それらの第１及び第２反射光ビームは、図において、Ｉ
1及びＩ2で各々表示されている。それらの第１反射光ビ
ームＩ1、及び第２反射光ビームＩ2は、それらの間の位
相の差によって互いに干渉を引き起こすことにより、干
渉された光ビームを生成する。
光ビームは表面２６から部分的に反射されて、反射され
た第１光ビーム（以下、第１反射光ビーム）を生成する
と共に、コーティング表面２６を部分的に透過する。透
過した光ビームは、試料の表面２４によってコーティン
グの表面２６へ再度反射されることにより、反射された
第２光ビーム（以下、第２反射光ビーム）を生成する。
それらの第１及び第２反射光ビームは、図において、Ｉ
1及びＩ2で各々表示されている。それらの第１反射光ビ
ームＩ1、及び第２反射光ビームＩ2は、それらの間の位
相の差によって互いに干渉を引き起こすことにより、干
渉された光ビームを生成する。
【００１８】図２を再度参照すると、フィルタ２８は、
選択された範囲内の波長の干渉された光ビームをフィル
タリングすることによって、選択された範囲内の波長の
フィルタリングされた光ビームを生成する。
選択された範囲内の波長の干渉された光ビームをフィル
タリングすることによって、選択された範囲内の波長の
フィルタリングされた光ビームを生成する。
【００１９】再び、図３を参照すると、第１及び第２反
射光ビームの間の光路の差を説明するための概略的なイ
メージ図が示されている。ｄがコーティングの厚さ、θ
が表面２４から反射された光ビームとその表面の法線と
のなす角度、λ0が真空状態で測定した第１及び第２反
射光ビームの波長である場合、第１反射光ビームと第２
反射光ビームとの間の光路差は、２ｄｃｏｓθとなり、
これに対応するそれらの間の位相差δは次式（１）のよ
うに与えられる。
射光ビームの間の光路の差を説明するための概略的なイ
メージ図が示されている。ｄがコーティングの厚さ、θ
が表面２４から反射された光ビームとその表面の法線と
のなす角度、λ0が真空状態で測定した第１及び第２反
射光ビームの波長である場合、第１反射光ビームと第２
反射光ビームとの間の光路差は、２ｄｃｏｓθとなり、
これに対応するそれらの間の位相差δは次式（１）のよ
うに与えられる。
【００２０】 δ＝（４π／λ0）ｎｄｃｏｓθ 式（１）
【００２１】ここで、ｎはコーティング物質の屈折率を
表す。
表す。
【００２２】上記の式（１）を厚さｄについて解くと、
【００２３】 ｄ＝δλ0／４πｎｃｏｓθ 式（２）
【００２４】δ＝（２Ｎ＋１）πである時（Ｎは干渉の
次数を表す正の整数）、第１反射光ビームと第２反射光
ビームとの間で強め合う干渉が生じる。そのような条件
下で、反射光ビームの強さは最大となる。強め合う干渉
を起こす各点におけるコーティングの厚さは、次式
（３）のように表現される。
次数を表す正の整数）、第１反射光ビームと第２反射光
ビームとの間で強め合う干渉が生じる。そのような条件
下で、反射光ビームの強さは最大となる。強め合う干渉
を起こす各点におけるコーティングの厚さは、次式
（３）のように表現される。
【００２５】 ｄN＝（２Ｎ＋１）λ0／４ｎｃｏｓθ 式（３）
【００２６】ここで、ｄNは各々の次数Ｎにおけるコー
ティングの厚さを表す。
ティングの厚さを表す。
【００２７】本発明の好ましい実施例において、θは略
０度、ＤＬＣの屈折率ｎは、１．８〜２．２である。従
って、上記式（３）は次式（４）のように表現できる。
０度、ＤＬＣの屈折率ｎは、１．８〜２．２である。従
って、上記式（３）は次式（４）のように表現できる。
【００２８】 ｄN≒（２Ｎ＋１）λ0／８ 式（４）
【００２９】再び、図２を参照すると、フィルタ２８か
らのフィルタリングされた光ビームは光検知部３０へ入
力される。その後、この光検知部３０は、フィルタリン
グされた光ビームの強さを検知すると共に、それに対応
するカウント基準信号を発生する。このカウント基準信
号は、コーティングの厚さを求めるためのカウント数を
得るために用いられる。
らのフィルタリングされた光ビームは光検知部３０へ入
力される。その後、この光検知部３０は、フィルタリン
グされた光ビームの強さを検知すると共に、それに対応
するカウント基準信号を発生する。このカウント基準信
号は、コーティングの厚さを求めるためのカウント数を
得るために用いられる。
【００３０】図４には、図２に示した光検知部３０の詳
細なブロック図が示されている。光検知部３０は光検知
器３３と、電流電圧変換器３５と、ピーク電圧値検知器
３７及びコンパレータ３９とからなる。光検知器３３
は、フィルタ２８からのフィルタリングされた光ビーム
の強さを検知すると共に、その強さを対応する電流信号
に変換する働きをする。変換された電流信号は複数の電
流ピークを有し、各々の電流ピークは、コーティングの
表面２６及び表面２４から反射された光ビームが特定の
波長範囲内で互いに強めあう干渉を起こす際に、即ち、
δ＝（２Ｎ＋１）πを満足する際に現われる。その後、
光検知器３３からの電流信号は、該電流信号を対応する
電圧信号に変換する電流電圧変換器３５へ供給される。
同様に、電圧信号は電流ピークの各々に対応する複数の
電圧ピークを有する。ピーク電圧値検知器３７は、電流
電圧変換器３５からの電圧信号を受け取ると共に、電圧
信号におけるピーク電圧値を検知する。コンパレータ３
９においては、そのピーク電圧値の各々が予め定められ
た閾値と比較されることによって、ハイレベルの信号及
びローレベルの信号を有するカウント基準信号を生成す
る。ピーク電圧値が予め定められた閾値を超える場合、
コンパレータ３９はハイレベルのカウント基準信号を出
力し、そうでなければ、ローレベルのカウント基準信号
を出力する。
細なブロック図が示されている。光検知部３０は光検知
器３３と、電流電圧変換器３５と、ピーク電圧値検知器
３７及びコンパレータ３９とからなる。光検知器３３
は、フィルタ２８からのフィルタリングされた光ビーム
の強さを検知すると共に、その強さを対応する電流信号
に変換する働きをする。変換された電流信号は複数の電
流ピークを有し、各々の電流ピークは、コーティングの
表面２６及び表面２４から反射された光ビームが特定の
波長範囲内で互いに強めあう干渉を起こす際に、即ち、
δ＝（２Ｎ＋１）πを満足する際に現われる。その後、
光検知器３３からの電流信号は、該電流信号を対応する
電圧信号に変換する電流電圧変換器３５へ供給される。
同様に、電圧信号は電流ピークの各々に対応する複数の
電圧ピークを有する。ピーク電圧値検知器３７は、電流
電圧変換器３５からの電圧信号を受け取ると共に、電圧
信号におけるピーク電圧値を検知する。コンパレータ３
９においては、そのピーク電圧値の各々が予め定められ
た閾値と比較されることによって、ハイレベルの信号及
びローレベルの信号を有するカウント基準信号を生成す
る。ピーク電圧値が予め定められた閾値を超える場合、
コンパレータ３９はハイレベルのカウント基準信号を出
力し、そうでなければ、ローレベルのカウント基準信号
を出力する。
【００３１】再び、図２を参照すると、カウンタ５２
は、光検知部３０からのカウント基準信号を受け取ると
共に、ハイレベルのカウント基準信号の数を計数するこ
とによって、干渉次数を表すカウント数を生成する。そ
のカウント数は式（３）、ＤＬＣコーティングの場合に
は式（４）を用いて計算された予め定められた複数のコ
ーティングの厚さからのカウント数に基づいて、コーテ
ィングの厚さを選択する信号処理器６０へ入力される。
は、光検知部３０からのカウント基準信号を受け取ると
共に、ハイレベルのカウント基準信号の数を計数するこ
とによって、干渉次数を表すカウント数を生成する。そ
のカウント数は式（３）、ＤＬＣコーティングの場合に
は式（４）を用いて計算された予め定められた複数のコ
ーティングの厚さからのカウント数に基づいて、コーテ
ィングの厚さを選択する信号処理器６０へ入力される。
【００３２】次に示された表１は、例えば、５８００Å
から６０００Åまでのの選択された波長の範囲の即ち黄
色の光ビームに対する、コーティングの厚さとカウント
数Ｍとの間の関係を表す。Ｍが１の場合、５８００Åか
ら６０００Åまでの波長の範囲を有する第１反射光ビー
ムと第２反射光ビームとの間の第１の強めあう干渉を観
測することであ、電流及び電圧信号の第１のピークと、
ハイレベルのカウント基準信号とを観測することであ
る。表１によれば、コーティングの厚さが約７００Åか
ら約７５０Åまでであるとき、従ってＤＬＣのコーティ
ングの厚さが約７００Åから７５０Åまでのときにこれ
らのピークとカウント基準信号が観測される。同様に、
Ｍが２の場合、信号処理器６０はコーティングの厚さを
２２００Åから２３００Åとして出力する。表１を用い
るためには、図２に示したフィルタ２８は、必ず５８０
０Åから６０００Åまでの範囲の波長の光ビームを透過
させなければならない。
から６０００Åまでのの選択された波長の範囲の即ち黄
色の光ビームに対する、コーティングの厚さとカウント
数Ｍとの間の関係を表す。Ｍが１の場合、５８００Åか
ら６０００Åまでの波長の範囲を有する第１反射光ビー
ムと第２反射光ビームとの間の第１の強めあう干渉を観
測することであ、電流及び電圧信号の第１のピークと、
ハイレベルのカウント基準信号とを観測することであ
る。表１によれば、コーティングの厚さが約７００Åか
ら約７５０Åまでであるとき、従ってＤＬＣのコーティ
ングの厚さが約７００Åから７５０Åまでのときにこれ
らのピークとカウント基準信号が観測される。同様に、
Ｍが２の場合、信号処理器６０はコーティングの厚さを
２２００Åから２３００Åとして出力する。表１を用い
るためには、図２に示したフィルタ２８は、必ず５８０
０Åから６０００Åまでの範囲の波長の光ビームを透過
させなければならない。
【００３３】
【表１】
【００３４】測定装置１００の正確度を向上させるため
に、図５に示したように、別のフィルタ及びそのフィル
タと同数の光検知部を更に加えることができる。図５に
示した測定装置２００は、別のフィルタ（例えば、２
９）及び対応する個数の光検知部（例えば、５０）を含
む。図２及び図５に示した等しい部分には同一の番号が
付されている。この場合、並列に配列された各々のフィ
ルタは、特定の範囲内の波長の干渉された光反射ビーム
をフィルタリングすることができる。各フィルタの波長
の範囲は、各々のフィルタリングされた光ビームのカウ
ント基準信号の電圧ピークが、フィルタリングされた他
のビームと重ならないように選択される。フィルタリン
グされた光ビームの各々は、対応する各光検知部へ入力
され、各々のフィルタリングされた光ビームに対応する
複数のカウント基準信号を発生する。カウンタ５２は、
各光検知部からのハイレベルのカウント基準信号を各々
カウントし、計数されたカウント数を合計することによ
って、総カウント数Ｔを発生する。その後、その総カウ
ント数Ｔは信号処理器６０へ入力される。コーティング
の厚さ及び総カウント数に関するより詳細なデータを含
むということを除いて、表１と類似する表２から対応す
るコーティングの厚さを選択する。
に、図５に示したように、別のフィルタ及びそのフィル
タと同数の光検知部を更に加えることができる。図５に
示した測定装置２００は、別のフィルタ（例えば、２
９）及び対応する個数の光検知部（例えば、５０）を含
む。図２及び図５に示した等しい部分には同一の番号が
付されている。この場合、並列に配列された各々のフィ
ルタは、特定の範囲内の波長の干渉された光反射ビーム
をフィルタリングすることができる。各フィルタの波長
の範囲は、各々のフィルタリングされた光ビームのカウ
ント基準信号の電圧ピークが、フィルタリングされた他
のビームと重ならないように選択される。フィルタリン
グされた光ビームの各々は、対応する各光検知部へ入力
され、各々のフィルタリングされた光ビームに対応する
複数のカウント基準信号を発生する。カウンタ５２は、
各光検知部からのハイレベルのカウント基準信号を各々
カウントし、計数されたカウント数を合計することによ
って、総カウント数Ｔを発生する。その後、その総カウ
ント数Ｔは信号処理器６０へ入力される。コーティング
の厚さ及び総カウント数に関するより詳細なデータを含
むということを除いて、表１と類似する表２から対応す
るコーティングの厚さを選択する。
【００３５】下記の表２は、例えば、３８００Åから４
０００Å、４９００Åから５１００Å、５８００Åから
６０００Åの特定の範囲の波長を各々フィルタリングす
る３つのフィルタを備える装置に対するコーティングの
厚さと総カウント数Ｔとの間の関係を表している。表２
からコーティングの厚さを選択することによって、より
正確なコーティングの厚さが得られる。
０００Å、４９００Åから５１００Å、５８００Åから
６０００Åの特定の範囲の波長を各々フィルタリングす
る３つのフィルタを備える装置に対するコーティングの
厚さと総カウント数Ｔとの間の関係を表している。表２
からコーティングの厚さを選択することによって、より
正確なコーティングの厚さが得られる。
【００３６】
【表２】
【００３７】上記において、本発明の特定な実施例につ
いて説明したが、本発明に記載した特許請求の範囲を逸
脱することなく、当業者は種々の変更をし得ることは勿
論である。
いて説明したが、本発明に記載した特許請求の範囲を逸
脱することなく、当業者は種々の変更をし得ることは勿
論である。
【００３８】
【発明の効果】従って、本発明によれば、従来の測定装
置と比べて、小数の部品で製造可能であり、より簡単な
構造を有するだけでなく、製造コストも低いコーティン
グ厚さ測定装置が提供される。これは、コヒーレントな
光ビーム及び単色光ビームを有する光源の代わりに、白
色光源を組み込むことによって、従来の装置内で用いら
れていたレンズを除去することができ、システムを構成
する部品全体の数を低減することができ、また光源及び
光検知器を光学的に正確に整合させて配置する必要がな
くなるためである。
置と比べて、小数の部品で製造可能であり、より簡単な
構造を有するだけでなく、製造コストも低いコーティン
グ厚さ測定装置が提供される。これは、コヒーレントな
光ビーム及び単色光ビームを有する光源の代わりに、白
色光源を組み込むことによって、従来の装置内で用いら
れていたレンズを除去することができ、システムを構成
する部品全体の数を低減することができ、また光源及び
光検知器を光学的に正確に整合させて配置する必要がな
くなるためである。
【図１】コーティングの厚さを測定するための従来の装
置を示した概略図。
置を示した概略図。
【図２】本発明に基づくコーティング厚さ測定装置の概
略的なブロック図。
略的なブロック図。
【図３】試料の表面から反射された光ビームとコーティ
ング表面から反射された光ビームとの間の光路の差を説
明するための模式図。
ング表面から反射された光ビームとの間の光路の差を説
明するための模式図。
【図４】図２で示した光検知部を示したブロック図。
【図５】複数のフィルタ及びそれに対応する個数の光検
知部が組み込まれた測定装置２００の概略的なブロック
図。
知部が組み込まれた測定装置２００の概略的なブロック
図。
１０ 光源 １１ 第１レンズ １２ 第２レンズ １３ 第３レンズ １５ 検知器 １６ 増幅器 １７ 電圧計 ２０ 白色光源 ２４ 試料の表面 ２６ コーティングの表面 ２８、２９ フィルタ ３０ 光検知部 ３３ 光検知器 ３５ 電流電圧変換器 ３７ ピーク電圧値検知器 ３９ コンパレータ ５０ 光検知部 ５２ カウンタ ６０ 信号処理器 １００、２００ コーティング厚さ測定装置
Claims (2)
- 【請求項１】 コーティング処理過程中、試料の表面
に形成された透明コーティング物質からなるコーティン
グの厚さを測定するためのコーティング厚さ測定装置で
あって、 前記試料の表面に向かって光ビームを発射する白色光源
であって、前記光ビームが、前記コーティングの表面で
部分的に反射されて、第１反射光ビームを生成すると共
に、前記コーティングの表面に部分的に透過され、前記
透過された光ビームの一部は前記試料の表面により前記
コーティングの表面へ再度反射されて、第２反射光ビー
ムを生成し、前記第１及び第２反射光ビームは、それら
の間の位相の差により互いに干渉を起こすことによっ
て、干渉された反射光ビームを生成する、前記白色光源
と、 特定の範囲内の波長の前記干渉された反射光ビームをフ
ィルタリングすることによって、特定の範囲内の波長の
フィルタリングされた光ビームを生成する１つまたは複
数のフィルタと、 前記１つまたは複数のフィルタに対応して並列に設けら
れており、各々対応する前記フィルタからの前記フィル
タリングされた光ビームの強さを検知すると共に、前記
強さからカウント基準信号を発生する１つまたは複数の
光検知部であって、前記光検知部の各々は、対応する前
記フィルタからの前記フィルタリングされた光ビームの
前記強さを検知すると共に、前記強さを複数の電流ピー
クを有する対応する電流信号に変換する光検知器と、前
記光検知器からの前記電流信号を、前記電流ピークの各
々に対応する複数の電圧ピークを有する電圧信号に変換
する電流電圧変換器と、前記電流電圧変換器からの前記
電圧信号のピーク電圧値を検知するピーク電圧値検知器
と、前記ピーク電圧値の各々を予め定められた閾値と比
較することによって、ハイレベルの信号及びローレベル
の信号を有するカウント基準信号を発生するコンパレー
タとを有する、前記光検知部と、 前記ハイレベルのカウント基準信号を計数することによ
って、カウント数を発生するカウンタと、 前記カウント数に基づいて、予め定められた複数のコー
ティングの厚さから前記コーティングの厚さを選択する
信号処理器とを有することを特徴とするコーティング厚
さ測定装置。 - 【請求項２】 前記予め定められた複数のコーティン
グの厚さが、次式により求められ、 ｄN＝（２Ｎ＋１）λ0／４ｎｃｏｓθ ここで、Ｎは、干渉次数、λ0は、真空状態で測定した
光ビームの波長、ｎは、透明コーティング物質の屈折
率、ｄNは、Ｎ番目の干渉次数におけるコーティングの
厚さ、θは、コーティング物質内の反射された第２光ビ
ームと試料の表面の法線とのなす角度をそれぞれ表すこ
とを特徴とする請求項１に記載のコーティング厚さ測定
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR29981 | 1994-11-16 | ||
| KR1019940029981A KR960018523A (ko) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 드럼의 다이아몬드상 카본 코팅두께 측정방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145631A true JPH08145631A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=19397999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7262561A Pending JPH08145631A (ja) | 1994-11-16 | 1995-09-14 | コーティング厚さ測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5696583A (ja) |
| JP (1) | JPH08145631A (ja) |
| KR (1) | KR960018523A (ja) |
| CN (1) | CN1053274C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670200B2 (en) | 1998-05-21 | 2003-12-30 | Nikon Corporation | Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same |
| JP7602775B1 (ja) * | 2024-07-31 | 2024-12-19 | 八光オートメーション株式会社 | 膜測定装置及び膜測定方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19928171B4 (de) * | 1999-06-19 | 2011-01-05 | Leybold Optics Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der optischen Schichtdicke von Beschichtungen |
| WO2001001070A1 (fr) * | 1999-06-29 | 2001-01-04 | Omron Corporation | Dispositif a source lumineuse, spectroscope comportant le dispositif a source lumineuse et capteur d'epaisseur de couche |
| US6795196B2 (en) * | 2001-02-15 | 2004-09-21 | Ando Electric Co., Ltd. | Wavelength measurement apparatus |
| AU2003300975A1 (en) | 2002-12-13 | 2004-07-09 | Accent Optical Technologies, Inc. | Apparatus and method for electrical characterization of semiconductors |
| JP2004286446A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Nippon Petrochemicals Co Ltd | 光学素子の製造方法 |
| JP2005157601A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Canon Inc | 電磁波による積層状物体計数装置及び計数方法 |
| US20060012582A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | De Lega Xavier C | Transparent film measurements |
| CN100516772C (zh) * | 2004-09-09 | 2009-07-22 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 光学信号处理装置及方法 |
| DE102005008889B4 (de) * | 2005-02-26 | 2016-07-07 | Leybold Optics Gmbh | Optisches Monitoringsystem für Beschichtungsprozesse |
| US7402826B2 (en) * | 2005-05-13 | 2008-07-22 | Honeywell International Inc. | System and method for non-destructively determining thickness and uniformity of anti-tamper coatings |
| KR100867628B1 (ko) * | 2007-06-04 | 2008-11-10 | 한국표준과학연구원 | 탄소나노튜브의 밀도제어방법과 탄소나노튜브로 만들어진박막의 전기전도율제어방법 |
| CN101451944B (zh) * | 2008-12-25 | 2010-09-08 | 大连理工大学 | 基于声压反射系数相位谱的涂层密度超声测量方法 |
| CN102054721B (zh) * | 2009-11-05 | 2012-05-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 检测半导体晶圆表面涂层的涂布情况的方法及装置 |
| FR2979014B1 (fr) * | 2011-08-10 | 2013-08-30 | Snecma | Procede de determination de l'apparition de decohesions dans une couche de revetement en ceramique transparente formee sur un substrat |
| US9140542B2 (en) * | 2012-02-08 | 2015-09-22 | Honeywell Asca Inc. | Caliper coating measurement on continuous non-uniform web using THz sensor |
| CN105352443B (zh) * | 2015-11-02 | 2016-09-28 | 清华大学深圳研究生院 | 一种绝缘子rtv涂层厚度的测量方法 |
| EP3400431B1 (en) * | 2016-01-07 | 2022-03-23 | Arkema, Inc. | Optical method to measure the thickness of coatings deposited on substrates |
| CN111024009B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-06-07 | 北京君融创新科技有限公司 | 一种测量云母片厚度的系统及方法 |
| CN111238384A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-05 | 无锡市振华开祥科技有限公司 | 一种薄不锈钢零件镀层定性测厚方法 |
| CN117704980B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-30 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种可进行滤光片切换的材料涂层厚度检测系统和方法 |
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| US4660979A (en) * | 1984-08-17 | 1987-04-28 | At&T Technologies, Inc. | Method and apparatus for automatically measuring semiconductor etching process parameters |
| JPS63122906A (ja) * | 1986-11-13 | 1988-05-26 | Toshiba Corp | 膜厚測定装置 |
-
1994
- 1994-11-16 KR KR1019940029981A patent/KR960018523A/ko not_active Ceased
-
1995
- 1995-09-08 US US08/524,921 patent/US5696583A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-14 JP JP7262561A patent/JPH08145631A/ja active Pending
- 1995-09-19 CN CN95116985A patent/CN1053274C/zh not_active Expired - Fee Related
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| US7052920B2 (en) | 1998-05-21 | 2006-05-30 | Nikon Corporation | Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same |
| JP7602775B1 (ja) * | 2024-07-31 | 2024-12-19 | 八光オートメーション株式会社 | 膜測定装置及び膜測定方法 |
| WO2026028753A1 (ja) * | 2024-07-31 | 2026-02-05 | 健夫 山田 | 膜測定装置及び膜測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5696583A (en) | 1997-12-09 |
| KR960018523A (ko) | 1996-06-17 |
| CN1053274C (zh) | 2000-06-07 |
| CN1128346A (zh) | 1996-08-07 |
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