(57)【要約】  本発明は、殊に可動基板上に積層プロセス中に真空内で積層される薄い層の層厚測定のための光学式モニタリングシステムに関する。ここでは基準光線路内に入力され、第１のピエゾ圧電式または電子ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパによって解放された光源の光の光強度が基準フェーズにおいて光検出器ユニットによって検出される。光源の光は測定フェーズにおいて第１の測定光線路内に入力され、第２のピエゾ圧電式または電子ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパによって解放された光は基板上に案内され、基板によって反射されたまたは透過された光の光強度は第２の測定光線路を介して光検出器ユニットによって検出され、少なくとも１つの暗フェーズにおいて残光強度が光検出器ユニットによって検出される。ここで基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズは光チョッパを介して時間的にずらされ、基板の位置に依存してデジタル調整される。
2008531999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式モニタリングシステムであって、
殊に基板（２）上に積層プロセス中に被着される層の層厚を測定するための光学式モニタリングシステムであって、
該モニタリングシステムは少なくとも光源（６）と、
光検出器ユニット（１５）と、
基準光線路（７）と、
第１の測定光線路（８）と、
第２の測定光線路（９）と、
前記基準光線路（７）内に配置された第１のピエゾ圧電式または電気ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパ（１０）と、
前記第１の測定光線路（８）または第２の測定光線路（９）内に配置された第２のピエゾ圧電式または電気ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパ（１１）を含み、
前記基準光線路によって前記光源（６）の光は光検出器ユニット（１５）に供給され、または供給可能であり、
前記第１の測定光線路によって前記光源（６）の光は基板（２）上に案内され、または案内可能であり、
前記第２の測定光線路によって、前記基板（２）によって反射されたまたは透過された光が前記光検出器ユニット（１５）に供給され、または供給可能である、
ことを特徴とする光学式モニタリングシステム。
【請求項２】
前記光検出器ユニット（１５）は分散部材および光検出器（１８）を含んでおり、当該分散部材を介して、前記光検出器（１８）に供給される光の光波長が調整可能である、請求項１記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項３】
前記分散部材はモノクロメータ（１７）である、請求項２記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項４】
前記光検出器ユニット（１５）は信号増幅器（１９）およびＡ／Ｄ変換器（２０）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項５】
前記第１および第２の光チョッパ（１０、１１）は測定フェーズ、基準フェーズおよび少なくとも１つの暗フェーズを生成するためにプロセッサユニット（２１）と接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項６】
前記光検出器ユニット（１５）はプロセッサユニット（２１）と接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項７】
回転式基板保持部（３）の回転駆動部（４）は、該基板保持部（３）上に配置された基板（２）の回転運動を検出するためにプロセッサユニット（２１）と接続されているか、または接続可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項８】
前記回転駆動部（４）はインクリメンタル信号発生器（２２）およびカウンター（２３）を介してプロセッサユニット（２１）と接続可能であるか、または接続されている、請求項７記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項９】
少なくとも基板（２）上に積層プロセス中に被着される層の層厚を測定するための光学式モニタリングシステムであって、
当該１つまたは複数の基板（２）は回転式基板保持部（３）の半径範囲上に配置されており、
前記モニタリングシステムは少なくとも光源（６）と、
光検出器ユニット（１５）と、
基板保持部（３）の少なくとも１つの貫通孔（２５）と、
第１の測定光線路（８）と、
第２の測定光線路（９）と、
前記第１の測定光線路（８）または第２の測定光線路（９）内に配置されたピエゾ圧電式または電気ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパ（１１）を含み、
前記貫通孔は前記基板（２）の前記半径範囲上に配置されており、
前記第１の測定光線路によって前記光源（６）の光は基板（２）上にまたは貫通孔（２５）上に案内される、または案内可能であり、
前記第２の測定光線路によって、前記基板（２）によって透過された光源（６）の光または前記貫通孔（２５）を通過した光源（６）の光が前記光検出器ユニット（１５）に供給される、または供給可能である、
ことを特徴とする光学式モニタリングシステム。
【請求項１０】
前記光チョッパ（１１）は測定フェーズ、基準フェーズおよび少なくとも１つの暗フェーズを生成するためにプロセッサユニット（２１）と接続されている、請求項９記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項１１】
積層プロセスの間に可動、殊に軸を中心に回転する基板上に蒸着されたまたは飛散コーティングされた層の層厚を測定する方法であって、
基準フェーズにおいて光源の光強度を光検出器ユニットによって検出し；
測定フェーズにおいて基板によって反射されたまたは透過された光の光強度を光検出器ユニットによって検出し、
少なくとも１つの暗フェーズにおいて残光強度を光検出器ユニットによって検出し、
ここで前記基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズを少なくとも１つのピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパを介して時間的にずらし、基板の位置に依存してデジタル調整する、
ことを特徴とする、層厚を測定する方法。
【請求項１２】
前記基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズを、基準光路内に配置された光チョッパおよび測定光路内に配置された光チョッパを介して調整する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記基板の位置をインクリメンタル信号発生器およびカウンタを介して検出し、
ここでカウンタの各値に基板の角度位置が割り当てられている、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層プロセス用の光学式モニタリングシステムに関し、殊に、積層プロセスの間に可動基板上に被着された層の層厚を測定するための光学式モニタリングシステムに関する。ここでこのモニタリングシステムによって信号が、時間的に順次連続する測定フェーズ、基準フェーズおよび暗フェーズにおいて生成され、基板の透過度または反射度を測定するために評価される。
【０００２】
所定の光学的特性を実現するために、光波長のオーダーの薄い層が積層されている基板の場合には、所定の透過特性または反射特性を得るために、層は高い均一性および正確な層厚で被着されなければならない。層厚は透過度測定または反射度測定を介して求められ、積層プロセスを正確に制御するためにその場所で行われる。このような薄い層厚を測定するためにフォトメータが複数回使用される。このフォトメータは測定フェーズにおいて、積層された基板のモノクロ透過信号または反射信号およびフォトメータの光源の基準信号を検出する。しかしこのようなフォトメータ装置は、信号が２つの異なる検出器によって検出されるという欠点を有している。これらの検出器のずれは測定結果に影響を与える。ここではさらに、光源の色温度の変化が不十分にしか顧慮されない。
【０００３】
このような欠点を取り除くために、ＥＰ０２５７２２９Ｂ１号では次のことが提案されている。すなわち、チョッパを用いて、時間的に順次連続して、測定フェーズ、基準フェーズおよび暗フェーズを生成することが提案されている。ここでこのチョッパは、軸を中心に回転し、それぞれ１２０°の重畳しない貫通孔を伴う２つのチョッパディスクから成り、これらのチョッパディスクの間には光源が配置されている。測定フェーズおよび基準ケースにおける光信号の検出は、光検出器によって行われる。ここでは、モノクロメータを介して調整された同じ波長が選定されている。従って、光源および検出器の劣化現象および温度変化が補償される。暗フェーズは外部影響および電子増幅の変化によるエラーを補償するために用いられる。信号の評価は、プロセッサユニットによって行われる。
【０００４】
小さい形状の基板に積層する場合には通常、複数の基板が、回転式基板担体上に配置される。積層プロセス中の層厚測定が上述したフォトメータ装置によって回転式基板支持体上で行われる場合には、チョッパ駆動部と基板支持体回転駆動部との間で正確な同期が行われなければならない。なぜなら、駆動部が同期してしない場合には、チョッパの周期持続時間の値から時間ジッタが生じてしまうからである。この時間ジッタは、基板上の測定箇所の不所望な変化を生じさせてしまう。
【０００５】
回転駆動部の同期化によって、このような時間ジッタは低減されるが、完全に除去されることはない。
【０００６】
従って、本発明の課題は、積層プロセス中に基板上に被着された薄い層の層厚測定の精度をさらに改善することである。
【０００７】
上述した課題は、請求項１および９に記載された光学式モニタリングシステムおよび請求項１１に記載された方法によって解決される。
【０００８】
本発明による光学式モニタリングシステムは光源、光検出器ユニット、基準光線路、第１の測定光線路および第２の測定光線路を含む。ここで基準光線路によって光源の光は光検出器ユニットに供給される、または供給可能である。第１の測定光線路によって光源の光は基板上に案内される、または案内可能である。第２の測定光線路によって、基板によって反射された光源の光または基板によって透過された光源の光は光検出器ユニットへ供給される、または供給可能である。基準光線路内には第１のピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパが配置されており、第１または第２の測定光線路内には第２のピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパが配置されている。ここで有利には第１の光チョッパおよび第２の光チョッパは、測定フェーズ、基準フェーズおよび少なくとも１つの暗フェーズを生成するためにプロセッサユニットと接続されている。
【０００９】
別の本発明に相応する光学式モニタリングシステムは光源と、光検出器ユニットと、第１の測定光線路と第２の測定光線路を含んでいる。ここで第１の測定光線路によって光源の光は基板上に案内される、または案内可能である。第２の測定光線路によって、基板によって透過された光源の光は光検出器ユニットへ供給される、または供給可能である。第１または第２の測定光線路内には、ピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパが配置されている。このような場合には基準光路は、回転式基板保持部の少なくとも１つの相応する貫通孔によって形成される。ここでこの貫通孔は、基板保持部の運動時に光路を解放する。回転式基板保持部の場合には、貫通孔は例えば、１つまたは複数の基板が配置されているのと同じ半径範囲（Radius）上の開放された穿孔として構成される。基準測定は、この開放された穿孔が光ビームと交差している場合に実行される。測定フェーズおよび基準フェーズの間、チョッパは光路を解放する。暗フェーズにおいてはチョッパは光路を閉じる。
【００１０】
本発明の方法では、積層プロセスの間に可動、殊に軸を中心に回転する基板上に蒸着されたまたは飛散コーティングされた層の層厚を測定するために、基準フェーズにおける光源の光強度、測定フェーズにおける基板によって反射されたまたは透過された光の光強度および少なくとも１つの暗フェーズにおける残光強度が光検出器ユニットによって検出される。ここで基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズは少なくとも１つのピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパを介して時間的にずらされ、基板の位置に依存してデジタル調整される。
【００１１】
有利な実施形態では、基準フェーズにおいて、基準光線路内に入力され、第１のピエゾ圧電式または電子ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパによって解放された光源の光が光検出器ユニットによって検出される。測定フェーズにおいて光源の光は第１の測定光線路内に入力され、第２のピエゾ圧電式または電子ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパによって解放された光が基板上に案内され、基板によって反射されたまたは透過された光の光強度が第２の測定光線路を介して光検出器ユニットによって検出される。ここでこの第２の光チョッパは基準フェーズにおいて第１の測定光線路を閉じ、第１の光チョッパは測定フェーズにおいて基準光線路を閉じる。少なくとも１つの暗フェーズにおいてはさらに残光強度が光検出器ユニットによって検出される。ここで第１の光チョッパは基準光線路を閉じ、第２の光チョッパは第１の測定光線路を閉じる。基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズは、光チョッパの相応する調整によって時間的にずらして実現され、基板の位置に依存してデジタル調整される。
【００１２】
基準光線路がなく、基準測定が測定光線路上で行われる場合、有利には基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズは第１または第２の測定線路内に配置された光チョッパを介して調整される。
【００１３】
ピエゾ圧電式または電子ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパを介して基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズを調整することによって、柔軟で、常に使用可能な光チョッパのデジタル駆動制御性の故に、個々のフェーズの直接的かつ非常に正確な調整が可能になる。測定フェーズはこの場合、正確に、基板の所望の測定箇所と同期される。
【００１４】
ピエゾ圧電式光チョッパはピエゾ圧電式アクチュエータであり、これは電気的駆動制御のもとで調整運動を行う。ここでピエゾ結晶には電界が印加され、電界強度の方向において長さが変化する。外部から変形が阻止される場合には、変形方向において作用する力が生じる。ここで電気的エネルギーが機械的エネルギーに変えられる。すなわちピエゾ圧電式アクチュエータを簡略的に、電圧を機械的な運動に変えるという性能によってあらわすことができる。ピエゾ圧電効果は、例えばクオーツ、ナトリウムカリウムタータラートおよびエチレンジアミンタータラート等の種々の結晶性基板で観察される。
【００１５】
ピエゾ圧電式アクチュエータに対して択一的に、電気ひずみ式または磁気ひずみ式アクチュエータを光チョッパとして使用することも可能である。電気ひずみ式アクチュエータの場合には対称的な結晶が電界に依存して変化する。磁気ひずみ式アクチュエータは、外部磁界が印加された場合に自身の幾何学的特性を変える。
【００１６】
本発明の有利な実施形態では、光検出器ユニットは分散部材、殊にモノクロメータおよび光検出器を含む。ここでこの分散部材を介して、光検出器に供給された光の光波長が調整可能であり、スペクトルフォトメータによる測定が可能である。
【００１７】
光検出器によって検出された光強度をさらに処理するために、光検出器の出力側に加えられた信号は有利には増幅され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化される。次にプロセッサユニット内で検出値が、測定フェーズおよび暗フェーズから、並びに基準フェーズおよび暗フェーズからの差分値形成ことによって形成される。このようにして求められた差分値の間の比（Imess-Idunkel/Iref-Idunkel)は、積層された基板の反射度または透過度に対する尺度を形成する。プロセッサユニットを介して有利には、増幅の調整も各フェーズに依存して行われる。なぜなら、測定フェーズにおける光強度と基準フェーズにおける光強度との間の差が非常に大きいことがあるからである。増幅度合いは有利には次のように調整される。すなわち、Ａ／Ｄ変換器にできるだけ大きい信号が加えられ、高い信号解像度が得られるように調整される。
【００１８】
さらに、プロセッサユニットが、基板保持部上に配置されている基板の位置を検出するために、回転式基板保持部の回転駆動部と接続されている、または接続可能であるのは有利である。これは有利には、回転駆動部と結合されているインクリメンタル信号発生器を介して可能である。このインクリメンタル信号発生器は各回転時に、所定の回転角で、カウンタを所定の値にセットし、この回転角に依存してパルスをカウンタに送出する。これによってカウンタ状態に常に回転角、ひいては基板の位置を割り当てることができる。カウンタ状態はプロセッサユニットによって評価され、ここから、信号が、光チョッパの駆動制御のために、基準フェーズおよび測定フェーズおよび暗フェーズの調整のために導出される。
【００１９】
本発明の別の有利な構成では、透過度または反射度の測定が蒸着プロセスの間に継続して定常的な基板で行われる。基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズの調整はこの場合には周期的に、プロセッサユニット内に組み込まれている時間制御部を介して行われる。個々のフェーズの順番並びに持続時間は自由に制御される。個々のフェーズを調整するために光チョッパが調整される周波数はここで次のように選択される。すなわち、場合によって生じる、蒸着源の外光影響によるノイズ周波数または光検出器の変動によるノイズ周波数が最大に抑圧されるように選択される。典型的な周波数は、５〜１００Ｈｚの間の領域にある。
【００２０】
本発明を以下で、実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００２１】
図面
図１は、２つの光チョッパを有する光学式モニタリングシステムの概略図であり、
図２は、１つの光チョッパを有する光学式モニタリングシステムの概略図である。
【００２２】
図１に示された、積層プロセスの間に軸を中心に回転する基板の層厚を測定する光学式モニタリングシステムは、２つの光チョッパによって測定フェーズ、基準フェーズおよび暗フェーズを生成するために作動する。
【００２３】
基板２は積層チェンバー１内に、ディスク状基板保持部３上に、回転軸から約３００ｍｍ離れて配置されている。基板保持部３は、回転駆動部４を介して、約２００回転／分で動かされ、１つまたは複数の積層源５によって、真空内で積層される。基板２は透明であり、例えばガラスであり、従って層厚特定は透過度測定によって行われる。
【００２４】
測定のために、光源６は光を第１の光導体カプラー１４内に入力する。この第１の光導体カプラー１４は、基準光線路７と第１の測定光線路８を、光源６の前でまとめる。基準光線路７内には、第１のピエゾ圧電式光チョッパ１０が、基準光線路７の２つの光導体ヘッド１２の間に配置されており、第１の測定光線路８内には、第２のピエゾ圧電式光チョッパ１１が、２つの別の光導体ヘッド１２の間に配置されている。光導体ヘッド１２はここで、光学式コリメータとして構成されていてもよい。第１および第２のピエゾ圧電式光チョッパ１０、１１のチョッパフラッグ（Chopperfahnen)はそれぞれ、ピエゾ圧電式アクチュエータによって相互に依存しないで動かされ、光はブロックされるかまたは妨げられずに転送される。光導体ヘッド１２はこの場合にはできるだけ密に、光チョッパフラッグに近づけられるべきである。ピエゾ圧電式光チョッパ１０、１１の「開放」または「閉成」状態の制御は、プロセッサユニット２１を介して行われる。
【００２５】
第１の測定光線路８の終端部には、コリメータ１３を伴う光導体ヘッド１３が固定されている。これは積層チェンバー１の真空実施部内に次のように配置されている。すなわち第１の測定光線路８から出る光が基板２に達するように配置されている。
【００２６】
第２の測定光線路９に固定された、コリメータを伴う光導体ヘッド１３は、積層チェンバー１の層窓に次のように配置されている。すなわち、基板によって透過された光が検出され、光検出器ユニット１５に供給されるように配置されている。
【００２７】
基準光線路７の光は同じように、光検出器ユニット１５に導かれる。光検出器ユニット１５のモノクロメータ１７の前で、第２の測定光線路９と基準光線路７は第２の光導体カップラー１６内にともに案内される。
【００２８】
モノクロメータ１７の出力側には光検出器１８が取り付けられている。光検出器１８は、モノクロ光を測定する個別検出器として構成されるか、または、複数の波長の光を同時に測定する列検出器として構成される。光検出器１８の出力信号は増幅器１９内で増幅され、A／D変換器２０によってデジタル化される。デジタル化の時点はプロセッサユニット２１によって予め定められている。プロセッサユニット２１は、デジタル化された値を読み出し、これをさらに処理する。
【００２９】
インクリメンタル信号発生器２２は、基板保持部３の回転駆動部４の駆動シャフトと固定的に結合されている。インクリメンタル信号発生器２２の信号はカウンタ２３に接続される。カウンタ２３はインクリメンタル信号発生器２２から、各回転毎に所定の回転角度でゼロパルスを得る。このゼロパルスは、カウンタ２３をゼロにセットするか、または所定の値にセットする。インクリメンタル信号発生器２２の線路はこの回転角度に依存してパルスをカウンタ２３に送出する。典型的な値は各回転毎に２０４８パルスである。カウンタ２３はこのパルスによってインクリメントされるか、またはデクリメントされる。これによって目下のカウンタ状態に常に所定の回転角度を割り当てることができる。プロセッサユニット２１によってプログラミングされたコンパレータ２４はカウンタを評価し、事前にプログラミングされたカウンタ状態の場合に信号をプロセッサユニット２１に出力する。
【００３０】
測定経過は少なくとも３つのフェーズを有する：
測定フェーズ：
第１のピエゾ圧電式光チョッパ１０のチョッパフラッグは閉じられ、基準光線路７を通る光通路をブロックする。第２のピエゾ圧電式光チョッパ１１のチョッパフラッグは開けられ、これによって、光源６の光は第１の基準光線路８を介して基板２へ案内される。基板２は各回転毎に一度照明される。基板を通じて透過された光は、第２の測定線路９を介して光検出器ユニット１５に転送される。
【００３１】
モノクロメータ１７は簡単な場合には、通過波長を１つだけ有する線形フィルターである。しかし有利には、調整可能な波長を有する格子モノクロメータが使用される。これによって層厚に応じて有利な波長が選択される。モノクロメータ１７の波長は、積層の開始前に所望の値に調整される。
【００３２】
モノクロメータ１７の変わりに、列検出部を伴った、いわゆるポリクロメータも使用可能である。この場合に、ダイオード列またはCCD列は光学格子によって照明される。各個別部材は、異なる波長によって照明される。これによって、全体波長スペクトルが同時に測定可能になる。
【００３３】
測定時間の開始および終了はA／D変換器２０に対してコンパレータ２４によって次のように調整される。すなわち、基板２がビーム路内に存在している間に測定が行われるように調整される。測定時間の終了時には、測定のデジタル化された値はプロセッサユニット２１によって読み出される。
【００３４】
基準フェーズ：
第２のピエゾ圧電式光チョッパ１２のチョッパフラッグは閉じられ、第１の測定光線路８を通る光通路をブロックする。第１のピエゾ圧電式光チョッパ１１のチョッパフラッグは開けられ、これによって、光源６の光は第１の基準光線路７を介して、光検出器ユニット１５に転送される。モノクロメータ調整部は測定フェーズに対して不変である。測定時間の開始および終了はこの場合には、基板２の角度位置に依存しないが、同じようにカウンタ２３およびコンパレータ２４を介して定められる。有利には、基準測定は測定フェーズの直前または直後に行われる。測定時間の終了時には、測定のデジタル化された値はプロセッサユニット２１によって読み出される。
【００３５】
暗フェーズ：
第１および第２のピエゾ圧電式光チョッパ１０、１１のチョッパフラッグは閉じられる。測定時間の開始および終了は同じように、基板２の角度位置に依存せず、カウンタ２３およびコンパレータ２４を介して定められる。有利には暗測定は測定フェーズおよび／または基準フェーズの直前または直後に行われる。測定時間の終了時には、測定のデジタル化された値はプロセッサユニット２１によって読み出される。
【００３６】
フェーズの終了後に、測定値は以下のように計算される：
測定フェーズおよび暗フェーズから、並びに基準フェーズおよび暗フェーズからの光強度の差分値が比の関係にされる（Imess-Idunkel/Iref-Idunkel)。これによって、基板２の光透過度に比例する測定値が得られる。光源６および検出器感度の変動は補償されている。
【００３７】
図２に示された、積層プロセスの間に軸を中心に回転する基板の層厚を測定する光学式モニタリングシステムは、唯一の光チョッパを伴い、測定フェーズ、基準フェーズおよび暗フェーズを生成するために作動する。
【００３８】
基板保持部３はここでは、基準光路を形成するために、基板２と同じ半径範囲上に配置された貫通孔２５を有する。
【００３９】
測定のために光源６は光を、コリメータ１３を有する光導体ヘッドを介して第１の測定光線路８内に入力する。第１の測定光線路８内には、ピエゾ圧電式光チョッパ１１が、別の２つの光導体ヘッド１２の間に配置されている。光導体ヘッド１２はここで、光学式コリメータとして構成されていてもよい。ピエゾ圧電式光チョッパ１１のチョッパフラッグ１１は、ピエゾ圧電式アクチュエータによって次のように動かされる。すなわち、光がブロックされるか、または妨げられずに転送されるように動かされる。ピエゾ圧電式光チョッパ１１の「開放」または「閉成」状態の制御は、プロセッサユニット２１を介して行われる。
【００４０】
第１の測定光線路８の終端部には、コリメータ１３を伴う光導体ヘッド１３が固定されている。これは積層チェンバー１の真空実施部内に次のように配置されている。すなわち第１の測定光線路８から出た光が基板２上にまたは貫通孔２５を通って達するように配置されている。
【００４１】
第２の測定光線路９に固定された、コリメータを伴う光導体ヘッド１３は、積層チェンバー１の層窓に次のように配置されている。すなわち、基板２を通じて透過された光が測定光として検出されるか、または貫通孔２５を通過した光が基準光として検出され、光検出器ユニット１５に供給されるように配置されている。
【００４２】
モノクロメータ１７の出力側に、光検出器１８が取り付けられている。光検出器１８の出力信号は増幅器１９内で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０によってデジタル化される。デジタル化の時点はプロセッサユニット２１によって予め定められている。プロセッサユニット２１は、デジタル化された値を読み出し、これをさらに処理する。
【００４３】
インクリメンタル信号発生器２２は、基板保持部３の回転駆動部４の駆動シャフトと固定的に結合されている。インクリメンタル信号発生器２２の信号は上述の実施例と同じように、カウンタ２３に接続され、プロセッサユニット２１によって評価される。
【００４４】
測定経過は少なくとも３つのフェーズを有する：
測定フェーズ：
ピエゾ圧電式光チョッパ１１のチョッパフラッグは開けられ、これによって、光源６の光は第１の基準光線路８を介して基板２へ案内される。基板２は各回転毎に一度照明される。基板を通じて透過された光は、第２の測定線路９を介して光検出器ユニット１５に転送される。
【００４５】
測定時間の開始および終了はA／D変換器２０に対するコンパレータ２４によって次のように調整される。すなわち、基板２がビーム路内に存在している間に測定が行われるように調整される。測定時間の終了時には、測定のデジタル化された値はプロセッサユニット２１によって読み出される。
【００４６】
基準フェーズ：
ピエゾ圧電式光チョッパ12のチョッパフラッグは開けられ、これによって、光源６の光は貫通孔２５を介して光検出器ユニット１５へ転送される。モノクロメータ調整部は測定フェーズに対して不変である。
【００４７】
測定時間の開始および終了はA／D変換器２０に対してコンパレータ２４によって次のように調整される。すなわち、貫通孔２５がビーム路内に存在している間に測定が行われるように調整される。測定時間の終了時には、測定のデジタル化された値はプロセッサユニット２１によって読み出される。
【００４８】
暗フェーズ：
ピエゾ圧電式光チョッパ１１のチョッパフラッグは閉じられている。測定時間の開始および終了は基板２の角度位置に依存せず、カウンタ２３およびコンパレータ２４を介して定められる。有利には暗測定は測定フェーズおよび／または基準フェーズの直前または直後に行われる。測定時間の終了時には、測定のデジタル化された値はプロセッサユニット２１によって読み出される。
【００４９】
外部光源の影響を除去するために、有利には、暗測定は次のときに行われる。すなわち、基板２がまだビーム路内に存在するときに行われる。外光はこの場合には測定フェーズにおいても暗フェーズにおいても測定され、これに続く評価において差分形成によって計算される。
【００５０】
フェーズの終了後に、測定値は以下のように計算される：
測定フェーズおよび暗フェーズから、並びに基準フェーズおよび暗フェーズからの光強度の差分値が比の関係にされる（Imess-Idunkel/Iref-Idunkel)。これによって、基板２の光透過度に比例する測定値が得られる。光源６および検出器感度の変動は補償されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】２つの光チョッパを有する光学式モニタリングシステムの概略図。
【図２】１つの光チョッパを有する光学式モニタリングシステムの概略図。
【符号の説明】
【００５２】
１  積層チェンバー、  ２  基板、  ３  基板保持部、  ４  回転駆動部、  ５  積層源、  ６  光源、  ７  基準光線路、  ８  第１の測定光線路、  ９  第２の測定光線路、  １０  第１のピエゾ圧電式光チョッパ、  １１  第２のピエゾ圧電式光チョッパ、  １２  光導体ヘッド、  １３  コリメータを伴う光導体ヘッド、  １４  第１の光導体カプラー、  １５  光検出器ユニット、  １６  第２の光導体カプラー、  １７  モノクロメータ、  １８  光検出器、  １９  増幅器、  ２０  Ａ／Ｄ変換器、２１  プロセッサユニット、  ２２  インクリメンタル信号発生器、  ２３  カウンタ、  ２４  コンパレータ、  ２５  貫通孔
【図１】
2008531999.tif 000003
【図２】
2008531999.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月10日(2006.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明による光学式モニタリングシステムは光源、光検出器ユニット、基準光線路、第１の測定光線路および第２の測定光線路を含む。ここで基準光線路によって光源の光は光検出器ユニットに供給される、または供給可能である。第１の測定光線路によって光源の光は基板上に案内される、または案内可能である。第２の測定光線路によって、基板によって反射された光源の光または基板によって透過された光源の光は光検出器ユニットへ供給される、または供給可能である。基準光線路内には第１のピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパが配置されており、第１または第２の測定光線路内には第２のピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパが配置されている。ここで第１および第２の光チョッパは、測定フェーズ、基準フェーズおよび少なくとも１つの暗フェーズを生成するためにプロセッサユニットと接続されており、回転式基板保持部の回転駆動部は、基板保持部上に配置されている基板の回転運動を検出するためにプロセッサユニットと接続されているか、または接続可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
基準光線路がなく、基準測定が測定光線路上で行われる場合、有利には基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズは第１または第２の測定線路内に配置された光チョッパを介して調整される。このような場合には基準光路は、回転式基板保持部の少なくとも１つの相応する貫通孔によって形成される。ここでこの貫通孔は、基板保持部の運動時に光路を解放する。回転式基板保持部の場合には、貫通孔は例えば、１つまたは複数の基板が配置されているのと同じ半径範囲上の開放された穿孔として構成される。基準測定は、この開放された穿孔が光ビームと交差している場合に実行される。測定フェーズおよび基準フェーズの間、チョッパは光路を解放する。暗フェーズにおいてはチョッパは光路を閉じる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式モニタリングシステムであって、
殊に基板（２）上に積層プロセス中に被着される層の層厚を測定するための光学式モニタリングシステムであって、
該モニタリングシステムは少なくとも光源（６）と、
光検出器ユニット（１５）と、
基準光線路（７）と、
第１の測定光線路（８）と、
第２の測定光線路（９）と、
前記基準光線路（７）内に配置された第１のピエゾ圧電式または電気ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパ（１０）と、
前記第１の測定光線路（８）または第２の測定光線路（９）内に配置された第２のピエゾ圧電式または電気ひずみ式または磁気ひずみ式光チョッパ（１１）を含み、
前記基準光線路によって前記光源（６）の光は光検出器ユニット（１５）に供給され、または供給可能であり、
前記第１の測定光線路によって前記光源（６）の光は基板（２）上に案内され、または案内可能であり、
前記第２の測定光線路によって、前記基板（２）によって反射されたまたは透過された光が前記光検出器ユニット（１５）に供給され、または供給可能であり、
前記第１および第２の光チョッパ（１０、１１）は測定フェーズ、基準フェーズおよび少なくとも１つの暗フェーズを生成するためにプロセッサユニット（２１）と接続されており、かつ回転式基板保持部（３）の回転駆動部（４）は、該基板保持部（３）上に配置された基板（２）の回転運動を検出するためにプロセッサユニット（２１）と接続されているか、または接続可能である、
ことを特徴とする光学式モニタリングシステム。
【請求項２】
前記光検出器ユニット（１５）は分散部材および光検出器（１８）を含んでおり、当該分散部材を介して、前記光検出器（１８）に供給される光の光波長が調整可能である、請求項１記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項３】
前記分散部材はモノクロメータ（１７）である、請求項２記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項４】
前記光検出器ユニット（１５）は信号増幅器（１９）およびＡ／Ｄ変換器（２０）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項５】
前記光検出器ユニット（１５）はプロセッサユニット（２１）と接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項６】
前記回転駆動部（４）はインクリメンタル信号発生器（２２）およびカウンター（２３）を介してプロセッサユニット（２１）と接続可能であるか、または接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の光学式モニタリングシステム。
【請求項７】
積層プロセスの間に可動、殊に軸を中心に回転する基板上に蒸着されたまたは飛散コーティングされた層の層厚を測定する方法であって、
基準フェーズにおいて光源の光強度を光検出器ユニットによって検出し；
測定フェーズにおいて基板によって反射されたまたは透過された光の光強度を光検出器ユニットによって検出し、
少なくとも１つの暗フェーズにおいて残光強度を光検出器ユニットによって検出し、
ここで前記基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズを少なくとも１つのピエゾ圧電式光チョッパまたは電気ひずみ式光チョッパまたは磁気ひずみ式光チョッパを介して時間的にずらし、基板の位置に依存してデジタル調整する、
ことを特徴とする、層厚を測定する方法。
【請求項８】
前記基準フェーズ、測定フェーズおよび暗フェーズを、基準光路内に配置された光チョッパおよび測定光路内に配置された光チョッパを介して調整する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記基板の位置をインクリメンタル信号発生器およびカウンタを介して検出し、
ここでカウンタの各値に基板の角度位置が割り当てられている、請求項８記載の方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008531999.tif 000005
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008531999.tif 000006
【国際調査報告】
2008531999.tif 000007
2008531999.tif 000008
2008531999.tif 000009
2008531999.tif 000010
2008531999.tif 000011
2008531999.tif 000012