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JP2003121116A - Vacuum ultraviolet optical film thickness monitor and vacuum film forming apparatus provided therewith - Google Patents

Vacuum ultraviolet optical film thickness monitor and vacuum film forming apparatus provided therewith

Info

Publication number
JP2003121116A
JP2003121116A JP2001315839A JP2001315839A JP2003121116A JP 2003121116 A JP2003121116 A JP 2003121116A JP 2001315839 A JP2001315839 A JP 2001315839A JP 2001315839 A JP2001315839 A JP 2001315839A JP 2003121116 A JP2003121116 A JP 2003121116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
vacuum
film thickness
optical film
vacuum ultraviolet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001315839A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健 ▲きょう▼
Takeshi Kyo
Daiyu Son
大雄 孫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optorun Co Ltd
Original Assignee
Optorun Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optorun Co Ltd filed Critical Optorun Co Ltd
Priority to JP2001315839A priority Critical patent/JP2003121116A/en
Publication of JP2003121116A publication Critical patent/JP2003121116A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide both a highly sensitive vacuum ultraviolet optical film thickness monitor capable of being used even in a vacuum film forming apparatus in an high-temperature environment of 200 deg.C or higher and a vacuum film forming apparatus provided therewith. SOLUTION: The vacuum ultraviolet optical film thickness monitor is an optical system with a minimum number of constituting mirrors and lenses, receives signal light at a light receiving part arranged in proximity of a sample to be measured, converts the received signal light of wavelengths from the ultraviolet to vacuum ultraviolet ranges into light in the visible range by a wavelength converting part constituted by applying a salicylic acid, and detects the visible light after the conversion by a sensor. By this, it is possible to obtain the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor capable of highly sensitively detecting the signal light of wavelengths in the vacuum ultraviolet range. By incorporating such an optical film thickness monitor in the vacuum film forming apparatus, it is possible to obtain the vacuum film forming apparatus capable of forming a film while monitoring the film thickness of an optical film formed in a high-temperature environment of 200 deg.C or higher.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外線光学膜
厚モニタおよびこれを備える真空成膜装置に関し、より
詳細には、200℃以上の高温環境となる真空成膜装置
内においても使用可能な真空紫外線光学膜厚モニタおよ
びこれを備えて構成した真空成膜装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum ultraviolet optical film thickness monitor and a vacuum film forming apparatus provided with the same, and more particularly, it can be used even in a vacuum film forming apparatus having a high temperature environment of 200 ° C. or higher. The present invention relates to a vacuum ultraviolet optical film thickness monitor and a vacuum film forming apparatus including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光学膜厚モニタおよびそれを備え
て構成される分光システムは、レンズで集光した光源か
らの光を、ミラー等の光学素子で反射させて測定試料に
入射させ、測定試料からの反射光や透過光をミラー等の
光学素子で反射させてモノクロメータ等の分光器へと導
く構成とされるのが一般的である。
2. Description of the Related Art A conventional optical film thickness monitor and a spectroscopic system equipped with the same include a light source condensed by a lens, reflected by an optical element such as a mirror, and made incident on a sample to be measured. Generally, the reflected light or transmitted light from the sample is reflected by an optical element such as a mirror and guided to a spectroscope such as a monochromator.

【0003】図10は、従来の一般的な分光システムの
構成を説明するための図で、光源11と、集光レンズ1
2と、光を反射させるミラー13a〜dとで構成された
光学系と、モノクロメータ15と、光検出器16と、A
/D変換器17と、データ処理のためのPC18とから
構成され、光源11から射出された光を集光レンズ12
で集光させて、ミラー13aおよび13bで反射させて
測定試料14に入射させる。測定試料14からの反射光
は、ミラー13cおよび13dで反射されてモノクロメ
ータ15へと導かれ、光電子増倍管等の光検出器16に
よる増幅、および、A/D変換器17によるA/D変換
がなされた後にPC18へと送信されてスペクトルの解
析処理等がなされる。
FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of a conventional general spectroscopic system, which includes a light source 11 and a condenser lens 1.
2, an optical system composed of mirrors 13a to 13d for reflecting light, a monochromator 15, a photodetector 16, and A
The D / D converter 17 and the PC 18 for data processing are used to collect the light emitted from the light source 11 into the condenser lens 12.
The light is condensed by, and reflected by the mirrors 13a and 13b to be incident on the measurement sample 14. The reflected light from the measurement sample 14 is reflected by the mirrors 13c and 13d and guided to the monochromator 15, where it is amplified by the photodetector 16 such as a photomultiplier tube and A / D by the A / D converter 17. After the conversion, the data is transmitted to the PC 18 for spectrum analysis processing and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】真空紫外線(或いは極
端紫外線)と呼ばれる、波長200nm〜軟X線(数十
nm)に至る範囲の光のエネルギは、物質に対して最も
強い相互作用をおこなうエネルギに相当するため、気体
や固体の物性研究、特に、原子や分子の励起状態の研究
には真空紫外領域のスペクトル解析が極めて重要であ
る。
The energy of light called a vacuum ultraviolet ray (or extreme ultraviolet ray) in the wavelength range of 200 nm to soft X-rays (tens of nm) is the energy that causes the strongest interaction with a substance. Therefore, the spectral analysis in the vacuum ultraviolet region is extremely important for the study of physical properties of gases and solids, especially for the study of excited states of atoms and molecules.

【0005】また、近年の半導体デバイス設計の微細化
に伴い、サブミクロンレベルの微細加工に用いるための
フッ素レーザを光源とする次世代ステッパの開発がなさ
れているが、このステッパの光学系に使用される真空紫
外域の高精度レンズの作製には、フッ化マグネシウム
(MgF)等のレンズにアルミニウム(Al)等の金
属を所定の膜厚で成膜する必要があり、その高精度の膜
厚制御のためには、200℃以上の高温となり得る真空
成膜装置内で成膜中の金属膜から反射(または透過)し
てくる真空紫外線の強度変化を正確にモニタリングする
ことが求められる。
With the recent miniaturization of semiconductor device design, a next-generation stepper using a fluorine laser as a light source for submicron level microfabrication has been developed. It is used in the optical system of this stepper. In order to produce a high-precision lens in the vacuum ultraviolet region, it is necessary to deposit a metal such as aluminum (Al) in a predetermined film thickness on a lens such as magnesium fluoride (MgF 2 ), which is a highly accurate film. In order to control the thickness, it is required to accurately monitor the change in the intensity of the vacuum ultraviolet rays reflected (or transmitted) from the metal film being formed in the vacuum film forming apparatus that can reach a high temperature of 200 ° C. or higher.

【0006】しかし、従来の構成の光学膜厚モニタおよ
びそれを用いて構成した分光システムでは、赤外・可視
領域から紫外領域までの波長の光に対しては充分な信号
光強度が得られるものの、それよりも短い波長領域であ
る紫外〜真空紫外領域の光を検出しようとすると、この
波長領域の光のもつ特別な性質のために信号光強度は極
めて低いものとならざるを得ず、更に、これらの構成が
複雑で非常に高価なものとなってしまうという問題があ
った。その理由は以下のとおりである。
However, in the conventional optical film thickness monitor and the spectroscopic system constructed using the same, a sufficient signal light intensity can be obtained for light of wavelengths from the infrared / visible region to the ultraviolet region. , When attempting to detect light in the ultraviolet to vacuum ultraviolet region, which is a shorter wavelength region, the signal light intensity must be extremely low due to the special property of light in this wavelength region. However, there is a problem that these configurations are complicated and very expensive. The reason is as follows.

【0007】第1に、真空紫外光は空気によって強く吸
収されるため、光学膜厚モニタを構成する光源、分光
器、検出器等を全て真空容器の中に収納しておく必要が
あること。
First, since vacuum ultraviolet light is strongly absorbed by air, it is necessary to store all of the light source, the spectroscope, the detector, etc. that compose the optical film thickness monitor in a vacuum container.

【0008】第2に、真空紫外光は、光学部品として多
く使用されるガラスや石英によって強い吸収を受けるた
め、測定試料からの微弱な光信号を検出系に導く間にそ
の強度が容易に減衰してしまい、スペクトル解析に充分
な強度(光量)を得ることが困難であり、その結果、S
/Nが極めて低くなること。
Secondly, since vacuum ultraviolet light is strongly absorbed by glass and quartz, which are often used as optical parts, its intensity is easily attenuated while a weak optical signal from a measurement sample is guided to a detection system. It is difficult to obtain sufficient intensity (light intensity) for spectrum analysis, and as a result, S
/ N becomes extremely low.

【0009】第3に、真空紫外域の全波長領域を通過さ
せる物質はなく、そのため、プリズムによる分光が困難
であることに加え、窓板のある吸収管や放電管等を使用
することができないこと。
Thirdly, since there is no substance that passes all wavelength regions in the vacuum ultraviolet region, it is difficult to use a prism to disperse the spectrum, and it is impossible to use an absorption tube or a discharge tube having a window plate. thing.

【0010】第4に、真空紫外光は、どのような種類の
金属表面に対しても反射率が甚だ低いこと。
Fourth, the vacuum ultraviolet light has a very low reflectance with respect to any kind of metal surface.

【0011】第5に、適当な光源がなく、手軽に安定し
た連続スペクトルが得られないこと。
Fifth, there is no suitable light source, and a stable continuous spectrum cannot be easily obtained.

【0012】第6に、これらの困難を解決するように光
学系を構成しようとすると、装置が非常に大型化すると
ともに高価なものとなってしまうこと。
Sixth, if an optical system is designed to solve these difficulties, the device becomes very large and expensive.

【0013】これらの技術的困難に加え、真空紫外領域
の光を信号光とする光学膜厚モニタを真空成膜装置に取
り付けてin−situでの光学膜厚モニタリングを行
なう場合には、200℃以上の高温環境下においても、
安定して高感度なモニタリングが行なわれる必要があ
る。
In addition to these technical difficulties, when an optical film thickness monitor using light in the vacuum ultraviolet region as a signal light is attached to a vacuum film forming apparatus for in-situ optical film thickness monitoring, the temperature is 200 ° C. Even in the above high temperature environment,
It is necessary to perform stable and highly sensitive monitoring.

【0014】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、200℃以
上の高温の環境下においても、紫外〜真空紫外域の波長
の信号光を高感度で検出することを可能とする真空紫外
線光学膜厚モニタおよびそれを備えて構成した真空成膜
装置を提供するところにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a signal light having a wavelength in the ultraviolet to vacuum ultraviolet range even under a high temperature environment of 200 ° C. or higher. It is an object of the present invention to provide a vacuum ultraviolet optical film thickness monitor capable of detecting with high sensitivity and a vacuum film forming apparatus including the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項1に記載の発明は、真空紫
外線光学膜厚モニタであって、紫外〜真空紫外域の光を
射出する光源と、該光源から射出された光を測定試料に
照射させるための分光手段と、測定試料からの紫外〜真
空紫外域の信号光を可視光に変換するための可視光変換
手段を備える受光手段と、該受光手段によって変換され
た可視光を受光して信号を検出する信号光検出手段とを
備えることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention provides a vacuum ultraviolet optical film thickness monitor according to the invention as claimed in claim 1, wherein the light in the ultraviolet to vacuum ultraviolet range is detected. A light source for emitting light, a spectroscopic means for irradiating the measurement sample with the light emitted from the light source, and a visible light conversion means for converting signal light in the ultraviolet to vacuum ultraviolet region from the measurement sample into visible light It is characterized by comprising a light receiving means and a signal light detecting means for receiving the visible light converted by the light receiving means and detecting a signal.

【0016】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の真空紫外線光学膜厚モニタにおいて、前記可視
光変換手段は、サリチル酸を塗布した石英板、または、
サリチル酸を塗布したフッ化マグネシウム板であること
を特徴とする。
The invention described in claim 2 is the same as claim 1
In the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor according to, the visible light converting means, a salicylic acid-coated quartz plate, or
It is characterized by being a magnesium fluoride plate coated with salicylic acid.

【0017】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または2に記載の真空紫外線光学膜厚モニタにおいて、
前記光源と前記分光手段との間の光路中に設けられたチ
ョッパーと、前記分光手段と前記測定試料との間の光路
中に設けられた半透鏡と、該半透鏡からの反射光を受光
するための参照光受光手段と、前記信号光検出手段によ
り検出された信号光と、前記参照光受光手段により検出
された参照光との差分を算出する信号処理手段とを備え
ることを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the same as claim 1.
Alternatively, in the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor described in 2,
A chopper provided in the optical path between the light source and the spectroscopic means, a semi-transparent mirror provided in the optical path between the spectroscopic means and the measurement sample, and the reflected light from the semi-transparent mirror is received. And a signal processing means for calculating a difference between the signal light detected by the signal light detecting means and the reference light detected by the reference light receiving means.

【0018】また、請求項4に記載の発明は、真空紫外
線光学膜厚モニタリングシステムであって、請求項1乃
至3に記載の真空紫外線光学膜厚モニタと、信号光の強
度変化に基づいて測定試料の光学膜厚を算出する膜厚算
出手段とを備え、前記真空紫外線光学膜厚モニタから出
力される信号に基づいて前記測定試料の光学膜厚を算出
することを特徴とする。
The invention according to claim 4 is a vacuum ultraviolet optical film thickness monitoring system, wherein measurement is performed based on the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor according to claim 1 and the intensity change of signal light. A film thickness calculating means for calculating the optical film thickness of the sample is provided, and the optical film thickness of the measurement sample is calculated based on a signal output from the VUV optical film thickness monitor.

【0019】更に、請求項5に記載の発明は、真空成膜
手段と、請求項4に記載の真空紫外線光学膜厚モニタリ
ングシステムとを備える真空成膜装置であって、測定試
料を前記真空成膜手段の成膜試料位置に配置させ、前記
測定試料の光学膜厚をモニタリングしながら成膜を行な
うことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 5 is a vacuum film forming apparatus comprising a vacuum film forming means and the vacuum ultraviolet optical film thickness monitoring system according to claim 4, wherein a measurement sample is vacuum-formed. It is characterized in that it is arranged at the film forming sample position of the film means and film formation is carried out while monitoring the optical film thickness of the measurement sample.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】〔実施例1〕図1は、本発明の真空紫外線
光学膜厚モニタを備える分光システムの構成を説明する
ための図で、真空紫外線光学膜厚モニタ100は、真空
容器101に収容された紫外〜真空紫外域の波長の光を
射出する光源102と、集光レンズ103と、モノクロ
メータ104内に設けられた回折格子105と、光源1
02からの光を測定試料108に照射させるように配置
された2枚のミラー106、107と、測定試料108
からの反射光を受光して紫外〜真空紫外光を可視光に変
換する受光部109と、受光部109によって変換され
た可視光を真空容器101外に導光するための光ファイ
バ110と、光ファイバ110によって導光された信号
光強度を認識するセンサ111と、光源用電源112
と、真空容器101内部を高真空にするための真空ポン
プ113とから構成されている。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a spectroscopic system including a vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention. The vacuum ultraviolet optical film thickness monitor 100 is housed in a vacuum container 101. The light source 102 that emits light having a wavelength in the ultraviolet to vacuum ultraviolet region, the condenser lens 103, the diffraction grating 105 provided in the monochromator 104, and the light source 1
02, the two mirrors 106 and 107 arranged to irradiate the measurement sample 108 with the light, and the measurement sample 108.
A light receiving section 109 for receiving reflected light from the ultraviolet to vacuum-ultraviolet light into visible light; an optical fiber 110 for guiding the visible light converted by the light receiving section 109 to the outside of the vacuum container 101; A sensor 111 for recognizing the intensity of the signal light guided by the fiber 110, and a light source power source 112.
And a vacuum pump 113 for creating a high vacuum inside the vacuum container 101.

【0022】光源102から射出された紫外〜真空紫外
光は集光レンズ103で集光されて、モノクロメータ1
04に備えられる回折格子105によって所望の単色光
のみが選択され、その単色化された光がミラー106お
よび凹面のミラー107により反射されて、測定試料1
08の測定面へと入射する。
The ultraviolet-vacuum ultraviolet light emitted from the light source 102 is condensed by the condenser lens 103, and the monochromator 1
Only a desired monochromatic light is selected by the diffraction grating 105 provided in 04, and the monochromatic light is reflected by the mirror 106 and the concave mirror 107, and the measurement sample 1
08 is incident on the measurement surface.

【0023】また、真空紫外線光学膜厚のモニタリング
システムは、この真空紫外線光学膜厚モニタ100のセ
ンサ111の出力信号を増幅するためのアンプ114
と、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのA/
D変換器115と、デジタル信号を処理してスペクトル
の解析処理を実行するためのPC116により分光シス
テムが構成されている。
The vacuum ultraviolet optical film thickness monitoring system has an amplifier 114 for amplifying the output signal of the sensor 111 of the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor 100.
And A / for converting analog signals to digital signals
A spectroscopic system is configured by the D converter 115 and the PC 116 for processing a digital signal and executing a spectrum analysis process.

【0024】図2は、本発明の真空紫外線光学膜厚モニ
タの光源として用いた重水素ランプの光強度分布を説明
するための図で、220nm近傍に光強度の最大値を有
し、波長範囲が130〜300nmの紫外〜真空紫外光
を射出することが可能である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the light intensity distribution of the deuterium lamp used as the light source of the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention, which has a maximum light intensity near 220 nm and a wavelength range. It is possible to emit ultraviolet to vacuum ultraviolet light having a wavelength of 130 to 300 nm.

【0025】測定試料108からの反射光は、レンズや
ミラーによる強度の減衰を避けるために、測定試料10
8に近接して配置される受光部109により受光されて
光ファイバ110によって真空容器101外へと導光さ
れるが、光ファイバ110の素材は石英ガラスであり、
光ファイバ110内を導波する真空紫外光は石英ガラス
による吸収を受ける。
The reflected light from the measurement sample 108 is measured by the measurement sample 10 in order to avoid the attenuation of the intensity by the lens or the mirror.
The light is received by the light receiving portion 109 arranged in the vicinity of 8, and guided to the outside of the vacuum container 101 by the optical fiber 110. The material of the optical fiber 110 is quartz glass,
The vacuum ultraviolet light guided in the optical fiber 110 is absorbed by the silica glass.

【0026】図3は、真空紫外光が光ファイバ中を伝送
する場合の光損失特性を説明するための図で、波長16
0nmよりも短い波長領域では急激に光損失が増大し、
160nm以下の波長の真空紫外光を信号光として光検
出したい場合には、光ファイバによる光損失が問題とな
る。この問題を解決するために、本発明の真空紫外線光
学膜厚モニタでは、光ファイバの先端部に取り付けられ
た受光部により真空紫外光を可視光に変換し、変換後の
可視光を光ファイバによって真空容器外へと導光し、そ
の光強度をセンサによって認識することで信号光の検出
を行なう構成としている。
FIG. 3 is a diagram for explaining an optical loss characteristic when vacuum ultraviolet light is transmitted through an optical fiber.
In the wavelength region shorter than 0 nm, the optical loss increases rapidly,
When it is desired to detect vacuum ultraviolet light having a wavelength of 160 nm or less as signal light, optical loss due to an optical fiber becomes a problem. In order to solve this problem, in the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention, the vacuum ultraviolet light is converted into visible light by the light receiving portion attached to the tip end of the optical fiber, and the converted visible light is converted by the optical fiber. The signal light is guided to the outside of the vacuum container and the light intensity is recognized by a sensor to detect the signal light.

【0027】図4は、本発明の真空紫外線光学膜厚モニ
タに備えられる受光部の構成例を説明するための図で、
図4(a)は、測定環境から放射されてくる、電子銃や
イオンソースや加熱ヒータ等からの輻射熱によって受光
部の温度が上昇することを抑制する構成の受光部を示し
ており、図4(b)は、そのような温度上昇を抑制し、
かつ、測定試料からの信号光を効率的に光ファイバに導
光する構成の受光部を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the structure of the light receiving portion provided in the VUV optical film thickness monitor of the present invention.
FIG. 4A shows a light receiving unit configured to prevent the temperature of the light receiving unit from rising due to radiant heat from an electron gun, an ion source, a heater, or the like radiated from the measurement environment. (B) suppresses such temperature rise,
In addition, the light receiving section is configured to efficiently guide the signal light from the measurement sample to the optical fiber.

【0028】図4(a)に示した受光部は、保持部材4
10内に収納された波長変換部411と、光ファイバへ
のライトガイド412とから構成され、保持部材410
の内部には冷却水循環路413が設けられている。
The light receiving portion shown in FIG.
The holding member 410 includes a wavelength conversion unit 411 housed in the optical fiber 10 and a light guide 412 to the optical fiber.
A cooling water circulation path 413 is provided inside the.

【0029】波長変換部411は、フッ化マグネシウム
(MgF)板414と、その片面に塗布されたサルチ
ル酸の塗布層415と、MgF板の反対側の面に蒸着
等によって形成された可視光以上の長い波長の光をカッ
トする薄膜416とから構成されている。
The wavelength conversion section 411 has a magnesium fluoride (MgF 2 ) plate 414, a coating layer 415 of salicylic acid coated on one side thereof, and a visible layer formed by vapor deposition or the like on the opposite side of the MgF 2 plate. And a thin film 416 that cuts off light having a longer wavelength than light.

【0030】サリチル酸の融点は約200℃であり、薄
膜成膜中の真空成膜装置内部は200〜300℃となり
得るから、真空紫外線光学膜厚モニタを真空成膜装置に
組み込んで使用する場合には波長変換部411の温度上
昇を防止してサリチル酸が融解しないための防熱対策が
重要となってくる。本発明の真空紫外線光学膜厚モニタ
では、この問題を解決するために、冷却水循環路413
に冷却水を流して波長変換部を冷却することに加え、サ
リチル酸を塗布する基板をフッ化マグネシウム(MgF
)とし、かつ、MgF板の片面に可視光以上の長い
波長の光をカットする薄膜416を形成する工夫がなさ
れている。
Since the melting point of salicylic acid is about 200 ° C. and the inside of the vacuum film forming apparatus during thin film formation can be 200 to 300 ° C., when the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor is incorporated into the vacuum film forming apparatus for use. In order to prevent the salicylic acid from melting by preventing the temperature rise of the wavelength conversion unit 411, it is important to take a heat-proof measure. In the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention, in order to solve this problem, the cooling water circulation path 413 is used.
In addition to cooling water by cooling water to cool the wavelength conversion part, the substrate to which salicylic acid is applied is magnesium fluoride (MgF).
2 ) and a device for forming a thin film 416 for cutting light having a long wavelength longer than visible light is formed on one surface of the MgF 2 plate.

【0031】このような構成の受光部に真空紫外〜遠赤
外領域の波長の光が入射すると、先ず、薄膜416によ
って可視光よりも長い波長の光の殆どがカットされ、更
に、MgF板414によって概ね400nm以上の波
長を有する光の殆どがカットされることになる。従っ
て、サリチル酸の塗布層415には、400nm以下の
波長の光のみが入射することとなる。
When light having a wavelength in the vacuum ultraviolet to far infrared region is incident on the light receiving portion having such a structure, first, the thin film 416 cuts most of the light having a wavelength longer than visible light, and further, the MgF 2 plate. Most light having a wavelength of approximately 400 nm or more is cut by 414. Therefore, only light having a wavelength of 400 nm or less enters the salicylic acid coating layer 415.

【0032】図5は、このようにして構成した受光部
の、MgF板とその片面に蒸着された薄膜部分の光透
過特性を説明するための図で、真空紫外〜遠赤外領域の
波長の光のうち、130〜400nmの光のみを透過さ
せる特性を有し、この波長領域の光がサリチル酸の塗布
層に入射すると、サリチル酸と真空紫外光との反応によ
って紫外〜真空紫外領域の波長の光が可視光へと変換さ
れることとなる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the light transmission characteristics of the MgF 2 plate and the thin film portion deposited on one surface of the MgF 2 plate of the light-receiving unit constructed in this manner. The wavelength range from vacuum ultraviolet to far infrared region. Of the light having a wavelength of 130 to 400 nm is transmitted, and when light in this wavelength region enters the coating layer of salicylic acid, the reaction between salicylic acid and vacuum ultraviolet light causes a change in the wavelength range from ultraviolet to vacuum ultraviolet. The light will be converted to visible light.

【0033】図6は、サリチル酸の塗布層に、図5に示
した強度分布を有する波長領域130〜400nmの光
を照射させた場合の蛍光スペクトルを説明するための図
で、350nmよりも短い波長の光は、サリチル酸の塗
布層内で可視光に変換されることとなる結果、420n
m近傍にピークを有し、概ね0.35〜0.55μmの
波長領域にわたる蛍光スペクトルが得られる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a fluorescence spectrum when the salicylic acid coating layer is irradiated with light in the wavelength region of 130 to 400 nm having the intensity distribution shown in FIG. 5, and a wavelength shorter than 350 nm. Light is converted into visible light within the salicylic acid coating layer, resulting in 420n
A fluorescence spectrum is obtained which has a peak in the vicinity of m and covers a wavelength region of approximately 0.35 to 0.55 μm.

【0034】図4(b)は、本発明の真空紫外線光学膜
厚モニタに備えられる受光部の別の構成例を説明するた
めの図で、保持部材420内に収納された波長変換部4
21と、集光レンズ422と、光ファイバへのライトガ
イド423とから構成され、保持部材420の内部に
は、波長変換部421の温度上昇を防ぐための冷却水循
環路424が設けられている。
FIG. 4B is a view for explaining another example of the structure of the light receiving portion provided in the VUV optical film thickness monitor of the present invention, and the wavelength converting portion 4 housed in the holding member 420.
21, a condenser lens 422, and a light guide 423 to the optical fiber. Inside the holding member 420, a cooling water circulation passage 424 for preventing the temperature rise of the wavelength conversion unit 421 is provided.

【0035】集光レンズ422は、フッ化マグネシウム
(MgF)により構成されており、これにより受光部
に入射する光のうち400nm以上の波長の光がカット
され、400nm以下の波長の光のみを波長変換部42
1に集光することが可能である。波長変換部421は、
石英板425とその片面に塗布されたサルチル酸の塗布
層426とから構成されており、サリチル酸の塗布層4
26によって350nm以下の波長の紫外〜真空紫外光
を可視光に変換することが可能となっている。
The condenser lens 422 is made of magnesium fluoride (MgF 2 ), which cuts the light having a wavelength of 400 nm or more out of the light incident on the light receiving portion and only the light having a wavelength of 400 nm or less. Wavelength converter 42
It is possible to collect light at 1. The wavelength conversion unit 421,
It is composed of a quartz plate 425 and a salicylic acid coating layer 426 coated on one side thereof.
26 makes it possible to convert ultraviolet light to vacuum ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or less into visible light.

【0036】このような構成の受光部とすることによ
り、測定環境から放射されてくる光によって受光部の温
度の上昇を防止してサリチル酸の塗布層426の劣化を
防止するとともに、測定試料からの信号光を集光レンズ
422によって効率的に光ファイバに導光することが可
能となる。
By using the light-receiving section having such a structure, the temperature of the light-receiving section is prevented from rising due to the light emitted from the measurement environment, the deterioration of the salicylic acid coating layer 426 is prevented, and the light from the measurement sample is measured. The signal light can be efficiently guided to the optical fiber by the condenser lens 422.

【0037】このように、本発明の真空紫外線光学膜厚
モニタでは、真空紫外光の空気による吸収を避けるため
に、光源、モノクロメータ、ミラー等の光学系構成要素
を全て真空容器の中に収納し、測定試料からの信号光を
その近傍に配置した受光部により受光して光ファイバに
よって真空容器外部へと導光する構成とし、更に、光フ
ァイバ中での信号強度の減衰を避けるために、受光部に
備えた波長変換部によって紫外光を可視光へと変換し、
その可視光強度を信号光強度として解析することが可能
な構成とした。
As described above, in the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention, in order to avoid absorption of vacuum ultraviolet light by air, all optical system components such as a light source, a monochromator and a mirror are housed in a vacuum container. Then, the signal light from the measurement sample is received by the light receiving portion arranged in the vicinity thereof and guided to the outside of the vacuum container by the optical fiber, and further, in order to avoid the attenuation of the signal intensity in the optical fiber, Converts ultraviolet light into visible light by the wavelength conversion unit provided in the light receiving unit,
The visible light intensity can be analyzed as the signal light intensity.

【0038】これにより、従来の光学膜厚モニタでは低
いS/Nしか得られなかった真空紫外光のスペクトル解
析が高いS/Nの条件下で可能となり、手軽に安定した
スペクトル解析が可能となるとともに、装置構成をシン
プルにしたことにより製造コストを大幅に削減すること
が可能となる。
As a result, the spectrum analysis of vacuum ultraviolet light, which has been obtained only with a low S / N by the conventional optical film thickness monitor, can be performed under the condition of a high S / N, and the stable spectrum analysis can be easily performed. At the same time, the manufacturing cost can be significantly reduced by simplifying the device configuration.

【0039】〔実施例2〕図7は、本発明の真空紫外線
光学膜厚モニタの他の構成例を説明するための図で、真
空紫外光膜厚モニタ700は、真空容器701に収容さ
れた紫外〜真空紫外光の光源702と、集光レンズ70
3と、モノクロメータ704内に設けられた回折格子7
05と、光源702からの光を測定試料708に照射さ
せるように配置されたミラー706及び凹面のミラー7
07と、測定試料708からの反射光を受光して真空紫
外光を可視光に変換する受光部709と、受光部709
により変換された可視光を真空容器701外に導光する
ための光ファイバ710と、光ファイバ710によって
導光された光強度を認識するセンサ711に加え、光源
702とモノクロメータ704との間の光路中に設けら
れたモータ717で駆動するチョッパ718と、回折格
子705とミラー706との間の光路中に設けられた半
透鏡719と、半透鏡719で反射された参照光を受光
して真空紫外光を可視光に変換する参照光受光部720
と、参照光受光部720により変換された可視光を真空
容器701外に導光するための光ファイバ721と、光
ファイバ721によって導光された光強度を認識するセ
ンサ722と、光源用電源712と、真空容器701内
部を高真空にするための真空ポンプ713とから構成さ
れており、更に、この真空紫外線光学膜厚モニタ700
に備えたセンサ711、722の出力信号を増幅するた
めのロックインアンプ714と、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するためのA/D変換器715と、デジタ
ル信号を処理してスペクトルの解析処理を実行するため
のPC716により分光システムが構成されている。
[Embodiment 2] FIG. 7 is a view for explaining another configuration example of the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention. The vacuum ultraviolet optical film thickness monitor 700 is housed in a vacuum container 701. Ultraviolet to vacuum ultraviolet light source 702 and condenser lens 70
3 and the diffraction grating 7 provided in the monochromator 704.
05, a mirror 706 arranged to irradiate the measurement sample 708 with light from the light source 702, and a concave mirror 7
07, a light receiving unit 709 that receives the reflected light from the measurement sample 708 and converts vacuum ultraviolet light into visible light, and a light receiving unit 709.
Between the light source 702 and the monochromator 704, in addition to the optical fiber 710 for guiding the visible light converted by the light to the outside of the vacuum container 701 and the sensor 711 for recognizing the light intensity guided by the optical fiber 710. A chopper 718 driven by a motor 717 provided in the optical path, a semi-transparent mirror 719 provided in the optical path between the diffraction grating 705 and the mirror 706, and a reference light reflected by the semi-transparent mirror 719 are received to generate a vacuum. Reference light receiving unit 720 for converting ultraviolet light into visible light
An optical fiber 721 for guiding the visible light converted by the reference light receiving unit 720 to the outside of the vacuum container 701, a sensor 722 for recognizing the light intensity guided by the optical fiber 721, and a light source power supply 712. And a vacuum pump 713 for creating a high vacuum inside the vacuum container 701, and further, this vacuum ultraviolet optical film thickness monitor 700.
A lock-in amplifier 714 for amplifying the output signals of the sensors 711 and 722, an A / D converter 715 for converting an analog signal into a digital signal, and a spectrum analysis process by processing the digital signal. A spectroscopic system is configured by the PC 716 for execution.

【0040】本実施例の真空紫外線光学膜厚モニタの基
本的な動作原理は、実施例1において説明した真空紫外
線光学膜厚モニタの動作原理と概ね同様であるが、本実
施例の真空紫外線光学膜厚モニタでは、光源702とモ
ノクロメータ704との間の光路中にモータ717で駆
動するチョッパ718が設けられており、更に、回折格
子705とミラー706との間の光路中には半透鏡71
9を設けた構成とされている。光源702から射出され
た光は、一定の速度で回転するチョッパ718によって
断続的に遮断されながら測定試料708へと入射し、そ
の反射光が信号光としてセンサ711へと導かれる。
The basic operating principle of the VUV optical film thickness monitor of the present embodiment is substantially the same as that of the VUV optical film thickness monitor described in the first embodiment, but the VUV optical film of the present embodiment is operated. In the film thickness monitor, a chopper 718 driven by a motor 717 is provided in the optical path between the light source 702 and the monochromator 704, and a semi-transparent mirror 71 is provided in the optical path between the diffraction grating 705 and the mirror 706.
9 is provided. The light emitted from the light source 702 is incident on the measurement sample 708 while being intermittently blocked by the chopper 718 rotating at a constant speed, and the reflected light is guided to the sensor 711 as signal light.

【0041】一方、半透鏡719により反射された参照
光は、信号光用の受光部709と同様の構成の参照光受
光部720によって受光されて可視光に変換され、光フ
ァイバ721によってセンサ722に導光されて参照光
信号として認識された後、ロックインアンプ714、お
よび、A/D変換器715を介してPC716へと送信
される。参照光信号を受信したPC716は、参照光が
参照光受光部720により受光された時間間隔の光強度
と、チョッパ718によって参照光が遮断されている時
間間隔の光強度との差分を算出し、その差分により測定
試料708からの真の信号光強度を求めることを可能と
している。
On the other hand, the reference light reflected by the semi-transparent mirror 719 is received by the reference light receiving section 720 having the same structure as the signal light receiving section 709 and converted into visible light, and is transmitted to the sensor 722 by the optical fiber 721. After being guided and recognized as a reference light signal, it is transmitted to the PC 716 via the lock-in amplifier 714 and the A / D converter 715. The PC 716 that receives the reference light signal calculates a difference between the light intensity of the time interval in which the reference light is received by the reference light receiving unit 720 and the light intensity of the time interval in which the reference light is blocked by the chopper 718, The difference makes it possible to obtain the true signal light intensity from the measurement sample 708.

【0042】図8は、本発明の真空紫外線光学膜厚モニ
タを備えて構成した分光システムの信号処理手段である
PCに入力される、光強度の時間的な変化の様子を説明
するための図である。センサにより受光された光強度
は、光源からの光がチョッパにより断続的に遮断される
結果、測定試料から得られる信号光の強度と、本来の信
号光ではない迷光が光ファイバにより受光されて生じる
ノイズや電気的なノイズに相当する光強度との和として
検出される。このうち、ノイズ成分は測定中を通して一
定の強度を有するのに対して、信号光の強度成分は、光
源からの光が測定試料に照射されている間にだけ検出さ
れることとなるから、受光強度からノイズ成分を除去す
る演算をPCに実行させることにより、真の信号光強度
のみを抽出することが可能となる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the temporal change of the light intensity input to the PC which is the signal processing means of the spectroscopic system constituted by the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention. Is. The light intensity received by the sensor is caused by the light from the light source being interrupted intermittently by the chopper, resulting in the intensity of the signal light obtained from the measurement sample and stray light that is not the original signal light being received by the optical fiber. It is detected as the sum of light intensity corresponding to noise or electrical noise. Of these, the noise component has a constant intensity throughout the measurement, whereas the intensity component of the signal light is detected only while the light from the light source is being applied to the measurement sample. By causing the PC to perform the operation of removing the noise component from the intensity, it becomes possible to extract only the true signal light intensity.

【0043】このように、光源からの光を断続的に遮断
するチョッパと、半透鏡からの反射光を受光するための
参照光受光部とを備え、測定試料からの信号光強度と、
参照光受光部により受光された参照光強度との差分を算
出する構成とすることにより、受光された光の強度のう
ちの測定試料からの真の信号光強度のみを抽出して、S
/Nを大幅に改善することが可能となる。
As described above, the chopper for interrupting the light from the light source intermittently and the reference light receiving portion for receiving the reflected light from the semi-transparent mirror are provided, and the signal light intensity from the measurement sample,
With the configuration in which the difference with the reference light intensity received by the reference light receiving unit is calculated, only the true signal light intensity from the measurement sample of the intensity of the received light is extracted, and S
It is possible to significantly improve / N.

【0044】〔実施例3〕本発明の真空紫外線光学膜厚
モニタにより検出した真空紫外域の信号光の強度解析を
おこなうことにより、測定試料上に成膜された光学膜の
膜厚を算出することが可能となる。
[Third Embodiment] The film thickness of the optical film formed on the measurement sample is calculated by analyzing the intensity of the signal light in the vacuum ultraviolet region detected by the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention. It becomes possible.

【0045】薄膜を反射(または透過)してくる信号光
の位相差は、照射光が薄膜を反射(または透過)する際
に薄膜の表裏面で生じる反射光同士の干渉作用により、
薄膜の光学膜厚に伴って周期的に変化し、光学膜厚がλ
/4の整数倍に相当する場合において最大値又は最小値
(信号ピーク)をとる。この現象は、光学薄膜設計にお
いて最も重要な基本原理であり、いわゆる「λ/4則」
として広く知られているものである。例えば、各々の薄
膜がλ/4の光学膜厚を有する多層膜を形成する場合に
は、信号強度ピークはλ/4に相当する光学膜厚毎に出
現するから、このような信号光強度の変化を利用して光
学膜厚を算出することが可能となる。
The phase difference of the signal light reflected (or transmitted) through the thin film is due to the interference action of the reflected light generated on the front and back surfaces of the thin film when the irradiation light reflects (or transmits) the thin film.
It changes periodically with the optical thickness of the thin film, and the optical thickness is λ
It takes the maximum value or the minimum value (signal peak) when it corresponds to an integral multiple of / 4. This phenomenon is the most important basic principle in the optical thin film design, the so-called “λ / 4 rule”.
Is widely known as. For example, in the case where each thin film forms a multilayer film having an optical film thickness of λ / 4, a signal intensity peak appears for each optical film thickness corresponding to λ / 4. The change can be used to calculate the optical film thickness.

【0046】従って、図1または図7に示した真空紫外
線光学膜厚モニタに備えるPCにより光学膜厚算出のた
めの演算を実行させることとすれば、光学膜の膜厚を自
動的に計測することが可能となる。
Therefore, if the PC for the VUV optical film thickness monitor shown in FIG. 1 or FIG. 7 is used to execute the calculation for calculating the optical film thickness, the film thickness of the optical film is automatically measured. It becomes possible.

【0047】〔実施例4〕図9は、本発明の真空成膜装
置の構成例を説明するための図で、真空成膜部900と
膜厚モニタ用の分光システム部910とから構成され、
真空成膜部900の真空隔壁901の上部に設けられた
孔部に分光システム部910の真空容器911の一部が
真空を維持するようにジョイントされている。
[Embodiment 4] FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration example of a vacuum film forming apparatus of the present invention, which is composed of a vacuum film forming unit 900 and a spectral system unit 910 for film thickness monitoring.
A part of the vacuum container 911 of the spectroscopic system unit 910 is jointed to a hole provided above the vacuum partition 901 of the vacuum film forming unit 900 so as to maintain a vacuum.

【0048】真空隔壁901および真空容器911の内
部は、真空成膜部900に設けられた真空ポンプ902
によって高真空に維持することが可能であり、真空隔壁
901内に載置された基板903の成膜面上に、スパッ
タ装置904から成膜物質の金属905が供給されて金
属膜が成膜される。
The inside of the vacuum partition 901 and the vacuum container 911 is a vacuum pump 902 provided in the vacuum film forming unit 900.
It is possible to maintain a high vacuum by means of the above, and the metal film 905 is supplied from the sputtering device 904 onto the film formation surface of the substrate 903 placed in the vacuum partition 901 to form a metal film. It

【0049】一方、光源912から射出された紫外〜真
空紫外光は、集光レンズ913で集光された後、モータ
918によって一定速度で回転するチョッパ919によ
り断続的に遮断されながら、モノクロメータ914に備
えられる回折格子915によって所望の単色光のみが選
択され、その単色化された光がミラー916および凹面
のミラー917により反射されて、基板903の測定面
へと入射する。測定試料である基板903からの信号光
は基板903の近傍に配置された受光部920によって
受光され、光ファイバ921によってセンサ922へと
導光される。また、半透鏡923により反射された参照
光は、信号光用の受光部920と同様の構成の参照光受
光部924によって受光されて可視光に変換され、光フ
ァイバ925によってセンサ926に導光されて参照光
信号として認識された後、ロックインアンプ927、お
よび、A/D変換器928を介してPC929へと送信
される。参照光信号を受信したPC929は、参照光が
参照光受光部924により受光された時間間隔の光強度
と、チョッパ919によって参照光が遮断されている時
間間隔の光強度との差分を算出し、その差分により測定
試料908からの真の信号光強度を求めることを可能と
している。
On the other hand, the ultraviolet-vacuum ultraviolet light emitted from the light source 912 is condensed by a condenser lens 913 and then intermittently interrupted by a chopper 919 which rotates at a constant speed by a motor 918, while a monochromator 914. Only a desired monochromatic light is selected by the diffraction grating 915 provided in, and the monochromatic light is reflected by the mirror 916 and the concave mirror 917 and is incident on the measurement surface of the substrate 903. The signal light from the substrate 903, which is the measurement sample, is received by the light receiving unit 920 arranged in the vicinity of the substrate 903, and guided to the sensor 922 by the optical fiber 921. Further, the reference light reflected by the semi-transparent mirror 923 is received by the reference light receiving section 924 having the same configuration as the signal light receiving section 920, converted into visible light, and guided to the sensor 926 by the optical fiber 925. After being recognized as a reference light signal, the light is transmitted to the PC 929 via the lock-in amplifier 927 and the A / D converter 928. The PC 929 that receives the reference light signal calculates the difference between the light intensity of the time interval in which the reference light is received by the reference light receiving unit 924 and the light intensity of the time interval in which the reference light is blocked by the chopper 919, The difference makes it possible to obtain the true signal light intensity from the measurement sample 908.

【0050】このような差分に基づいた信号光強度の算
出を行なうこととすれば、真空成膜部900での成膜中
にスパッタ装置904等から発せられる種々の波長領域
の光が発生し、これらの光が基板903を透過して受光
部920に入射してノイズが発生したとしても、そのノ
イズの除去が可能となり、真の信号光強度のみを検出す
ることが可能となる。
If the signal light intensity is calculated based on such a difference, light in various wavelength regions emitted from the sputtering apparatus 904 or the like is generated during film formation in the vacuum film formation unit 900, Even if these lights pass through the substrate 903 and enter the light receiving unit 920 to generate noise, the noise can be removed and only the true signal light intensity can be detected.

【0051】PC929は、このようにして求めた光強
度の差分を基に基板903上に成膜中の膜の光学膜厚に
相当する物理量を算出するための解析処理を行ない、ラ
ンタイム毎の信号光強度を基に基板903上に成膜され
た薄膜の厚みを算出し、予め予定されている設計膜厚に
応じて、蒸着ターゲットを切り替えて次の薄膜形成を行
わせたり、成膜を停止させたりする信号を真空成膜部9
00の制御装置へと送信する。
The PC 929 performs an analysis process for calculating a physical quantity corresponding to the optical film thickness of the film being formed on the substrate 903 based on the thus obtained difference in light intensity, and outputs a signal for each runtime. The thickness of the thin film formed on the substrate 903 is calculated based on the light intensity, and the vapor deposition target is switched to allow the next thin film to be formed or the film formation to be stopped in accordance with the previously designed designed film thickness. The vacuum film forming unit 9 sends a signal to
00 to the control device.

【0052】このように、本発明の真空紫外線光学膜厚
モニタを真空成膜装置に組み込むことにより、真空成膜
中の薄膜の光学膜厚をモニタリングしながら成膜を行な
うことが可能となるので、膜厚が設計値に正確に一致す
る光学膜を得ることが可能となる。
As described above, by incorporating the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention into the vacuum film forming apparatus, it becomes possible to perform film formation while monitoring the optical film thickness of the thin film during vacuum film formation. It is possible to obtain an optical film whose film thickness exactly matches the designed value.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空紫外
線光学膜厚モニタにおいては、真空紫外域の信号光量の
減少を抑制するために、真空紫外線光学膜厚モニタを構
成するミラーやレンズの数を極力少なくした光学系と
し、信号光を波長変換部を備えた受光部で受光し、受光
した紫外〜真空紫外域の波長の信号光をサリチル酸を塗
布した石英板またはフッ化マグネシウム板で構成した波
長変換部によって可視域の光に変換し、変換後の可視光
をセンサによって検出する構成としたので、真空紫外域
の波長の信号光を高感度で検出することを可能とする真
空紫外線光学膜厚モニタが得られる。
As described above, in the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention, in order to suppress the decrease in the signal light amount in the vacuum ultraviolet region, the mirrors and lenses of the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor are controlled. The optical system is made as few as possible, and the signal light is received by the light receiving unit equipped with the wavelength conversion unit, and the received signal light of the wavelength range from ultraviolet to vacuum ultraviolet is composed of a salicylic acid-coated quartz plate or magnesium fluoride plate. The wavelength conversion unit converts the light into the visible range and the converted visible light is detected by the sensor.Therefore, it is possible to detect signal light with a wavelength in the vacuum ultraviolet range with high sensitivity. A film thickness monitor can be obtained.

【0054】また、信号光以外の輻射光による波長変換
部の温度上昇を防止する構成としたので、200℃以上
の高温環境となる真空成膜装置内においても使用可能な
真空紫外線光学膜厚モニタが得られる。
Further, since the temperature rise of the wavelength conversion part due to the radiation light other than the signal light is prevented, the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor which can be used even in the vacuum film forming apparatus having a high temperature environment of 200 ° C. or higher. Is obtained.

【0055】また、そのような構成の真空紫外線光学膜
厚モニタからの信号を基に、光学膜の膜厚を自動的に算
出するためのPCを備えることとしたので、次世代ステ
ッパ用の光学レンズを作製する際の多層膜等の膜厚をモ
ニタリングすることが可能となる。
Further, since the PC for automatically calculating the film thickness of the optical film based on the signal from the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor having such a configuration is provided, the optical device for the next-generation stepper is provided. It is possible to monitor the film thickness of a multilayer film or the like when manufacturing a lens.

【0056】更に、そのような真空紫外線光学膜厚モニ
タを真空成膜装置に組み込むことにより、成膜される光
学膜の膜厚をモニタリングしながら成膜することが可能
な真空成膜装置が得られる。
Further, by incorporating such a vacuum ultraviolet optical film thickness monitor into the vacuum film forming apparatus, a vacuum film forming apparatus capable of forming a film while monitoring the film thickness of an optical film to be formed is obtained. To be

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の真空紫外線光学膜厚モニタの構成を説
明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a VUV optical film thickness monitor of the present invention.

【図2】本発明の真空紫外線光学膜厚モニタの光源とし
て用いられる重水ランプの光強度分布を説明するための
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a light intensity distribution of a heavy water lamp used as a light source of the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor of the present invention.

【図3】光ファイバ中を伝播する光の損失を説明するた
めの図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a loss of light propagating in an optical fiber.

【図4】本発明の真空紫外線光学膜厚モニタに備えられ
る受光部の構成例を説明するための図で、(a)は測定
環境から放射されてくる光の輻射熱によって受光部の温
度が上昇することを抑制する構成の受光部を示してお
り、(b)はそのような温度上昇を抑制し、かつ、測定
試料からの信号光を効率的に光ファイバに導光する構成
の受光部を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of a light receiving unit included in the VUV optical film thickness monitor of the present invention, in which (a) increases the temperature of the light receiving unit due to radiant heat of light emitted from the measurement environment. 2B shows a light receiving unit configured to suppress such temperature rise, and FIG. 6B illustrates a light receiving unit configured to suppress such temperature rise and efficiently guide the signal light from the measurement sample to the optical fiber. Shows.

【図5】本発明の真空紫外線光学膜厚モニタに備えられ
る受光部の、MgF板とその片面に蒸着された薄膜部
分の光透過特性を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining light transmission characteristics of a MgF 2 plate and a thin film portion deposited on one surface of the MgF 2 plate of the light receiving unit provided in the VUV optical film thickness monitor of the present invention.

【図6】サリチル酸の塗布層に波長領域130〜400
nmの光を照射させた場合の蛍光スペクトルを説明する
ための図である。
FIG. 6 shows a salicylic acid coating layer having a wavelength range of 130 to 400.
It is a figure for demonstrating the fluorescence spectrum at the time of irradiating with the light of nm.

【図7】本発明の真空紫外線光学膜厚モニタの他の構成
を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining another configuration of the VUV optical film thickness monitor of the present invention.

【図8】本発明の真空紫外線光学膜厚モニタを備えて構
成した分光システムの、信号処理手段であるPCに入力
される光強度の時間的な変化の様子を説明するための図
である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a temporal change in light intensity input to a PC that is a signal processing unit in a spectroscopic system including the VUV optical film thickness monitor of the present invention.

【図9】本発明の真空成膜装置の構成を説明するための
図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration of the vacuum film forming apparatus of the present invention.

【図10】従来の光学膜厚モニタおよびそれを備える分
光システムの構成を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a conventional optical film thickness monitor and a spectroscopic system including the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、102、702、912 光源 12、103、703、913 集光レンズ 13a〜d、106、107、706、707、91
6、917 ミラー 14、108、708 測定試料 15、104、704、914 モノクロメータ 16 光検出器 17、115、715、928 A/D変換器 18、116、716、929 PC 100、700 真空紫外線光学膜厚モニタ 101、701、911 真空容器 105、705、915 回折格子 109、709、920 受光部 110、710、721、921、925 光ファイバ 111、711、722、922、926 センサ 112、712 光源用電源 902 真空ポンプ 114 アンプ 410、420 保持部材 411、421 波長変換部 412、423 ライトガイド 413、424 冷却水循環路 414 フッ化マグネシウム板 415、426 塗布層 416 薄膜 422 集光レンズ 425 石英板 714、924 ロックインアンプ 717、918 モータ 718、919 チョッパ 719、923 半透鏡 720、924 参照光受光部 900 真空成膜部 901 真空隔壁 903 基板 904 スパッタ装置 905 成膜金属 910 分光システム部
11, 102, 702, 912 Light source 12, 103, 703, 913 Condensing lens 13a-d, 106, 107, 706, 707, 91
6,917 Mirror 14, 108, 708 Measurement sample 15, 104, 704, 914 Monochromator 16 Photodetector 17, 115, 715, 928 A / D converter 18, 116, 716, 929 PC 100, 700 Vacuum UV optics Film thickness monitor 101, 701, 911 Vacuum container 105, 705, 915 Diffraction grating 109, 709, 920 Light receiving part 110, 710, 721, 921, 925 Optical fiber 111, 711, 722, 922, 926 Sensor 112, 712 For light source Power source 902 Vacuum pump 114 Amplifiers 410, 420 Holding members 411, 421 Wavelength converters 412, 423 Light guides 413, 424 Cooling water circulation path 414 Magnesium fluoride plates 415, 426 Coating layer 416 Thin film 422 Condensing lens 425 Quartz plates 714, 924 Lock in It flops 717,918 motor 718,919 chopper 719,923 semitransparent mirror 720,924 reference light receiving unit 900 vacuum deposition section 901 vacuum partition wall 903 substrate 904 sputtering system 905 deposited metal 910 spectroscopic system unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA30 DD04 DD17 FF46 GG00 HH04 HH12 JJ01 JJ09 LL02 LL12 LL23 LL30 LL42 QQ03 QQ07 2H048 CA05 CA09 CA12 CA14 CA17 CA23 CA29 4K029 AA04 BA01 BA03 BB02 BC08 BD00 CA05 EA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2F065 AA30 DD04 DD17 FF46 GG00                       HH04 HH12 JJ01 JJ09 LL02                       LL12 LL23 LL30 LL42 QQ03                       QQ07                 2H048 CA05 CA09 CA12 CA14 CA17                       CA23 CA29                 4K029 AA04 BA01 BA03 BB02 BC08                       BD00 CA05 EA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 紫外〜真空紫外域の光を射出する光源
と、該光源から射出された光を測定試料に照射させるた
めの分光手段と、測定試料からの紫外〜真空紫外域の信
号光を可視光に変換するための可視光変換手段を備える
受光手段と、該受光手段によって変換された可視光を受
光して信号を検出する信号光検出手段とを備えることを
特徴とする真空紫外線光学膜厚モニタ。
1. A light source that emits light in the ultraviolet to vacuum ultraviolet region, a spectroscopic means for irradiating the measurement sample with the light emitted from the light source, and signal light in the ultraviolet to vacuum ultraviolet region from the measurement sample. A vacuum ultraviolet optical film comprising: a light receiving unit having a visible light converting unit for converting the light into visible light; and a signal light detecting unit for receiving the visible light converted by the light receiving unit and detecting a signal. Thickness monitor.
【請求項2】 前記可視光変換手段は、サリチル酸を塗
布した石英板、または、サリチル酸を塗布したフッ化マ
グネシウム板であることを特徴とする請求項1に記載の
真空紫外線光学膜厚モニタ。
2. The vacuum ultraviolet optical film thickness monitor according to claim 1, wherein the visible light converting means is a quartz plate coated with salicylic acid or a magnesium fluoride plate coated with salicylic acid.
【請求項3】 前記光源と前記分光手段との間の光路中
に設けられたチョッパーと、前記分光手段と前記測定試
料との間の光路中に設けられた半透鏡と、該半透鏡から
の反射光を受光するための参照光受光手段と、前記信号
光検出手段により検出された信号光と、前記参照光受光
手段により検出された参照光との差分を算出する信号処
理手段とを備えることを特徴とする請求項1または2に
記載の真空紫外線光学膜厚モニタ。
3. A chopper provided in the optical path between the light source and the spectroscopic means, a semi-transparent mirror provided in the optical path between the spectroscopic means and the measurement sample, and a semi-transparent mirror from the semi-transparent mirror. Reference light receiving means for receiving the reflected light, signal processing means for calculating the difference between the signal light detected by the signal light detecting means and the reference light detected by the reference light receiving means. The vacuum ultraviolet optical film thickness monitor according to claim 1 or 2.
【請求項4】 請求項1乃至3に記載の真空紫外線光学
膜厚モニタと、信号光の強度変化に基づいて測定試料の
光学膜厚を算出する膜厚算出手段とを備え、前記真空紫
外線光学膜厚モニタから出力される信号に基づいて前記
測定試料の光学膜厚を算出することを特徴とする真空紫
外線光学膜厚モニタリングシステム。
4. A vacuum ultraviolet optical system comprising: the vacuum ultraviolet optical film thickness monitor according to claim 1; and film thickness calculating means for calculating an optical film thickness of a measurement sample based on a change in intensity of signal light. A vacuum ultraviolet optical film thickness monitoring system, wherein the optical film thickness of the measurement sample is calculated based on a signal output from a film thickness monitor.
【請求項5】 真空成膜手段と、請求項4に記載の真空
紫外線光学膜厚モニタリングシステムとを備える真空成
膜装置であって、測定試料を前記真空成膜手段の成膜試
料位置に配置させ、前記測定試料の光学膜厚をモニタリ
ングしながら成膜を行なうことを特徴とする真空成膜装
置。
5. A vacuum film forming apparatus comprising vacuum film forming means and the vacuum ultraviolet optical film thickness monitoring system according to claim 4, wherein a measurement sample is arranged at a film forming sample position of said vacuum film forming means. Then, the vacuum film forming apparatus is characterized in that the film is formed while monitoring the optical film thickness of the measurement sample.
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