JPS6242006A - Film thickness measuring instrument for optical thin film - Google Patents
Film thickness measuring instrument for optical thin filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガラス基板上に成膜された透明な光学薄膜の
膜厚測定装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a film thickness measuring device for a transparent optical thin film formed on a glass substrate.
ガラス基板上に成膜された透明な光学薄膜の膜厚の測定
法としては、種々の方法が従来より用いられてきたが、
測定に時間がかかったり、測定物に加工が必要だったり
、あるいはまた、大型ガラス基板の測定をするには、大
がかりな装置が必要になったりするなど大型ガラス用と
しては不向きであった。また、薄膜の干渉色を見れば、
膜厚を推定できることは従来から知られていたが、異な
った膜厚でも同色相を示ごともあり、膜厚を特定するこ
とは困難であった。Various methods have been used to measure the thickness of transparent optical thin films deposited on glass substrates.
Measurement takes time, the object to be measured requires processing, and measuring large glass substrates requires large-scale equipment, making it unsuitable for large-sized glass. Also, if you look at the interference color of the thin film,
Although it has long been known that film thickness can be estimated, it has been difficult to determine film thickness because different film thicknesses sometimes exhibit the same hue.
本発明の目的は前記従来の薄膜測定法の欠点を解消し、
薄膜の干渉色の色度Yxyを測定することにより、膜厚
の測定時間が短く、測定装置が大型化せず、正確に膜厚
を求めることができる光学薄膜の膜厚測定装置を提供す
ることである。The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional thin film measurement method,
To provide an optical thin film thickness measuring device capable of accurately determining the film thickness in a short time for measuring the film thickness, without increasing the size of the measuring device, by measuring the chromaticity Yxy of the interference color of the thin film. It is.
前記目的を達成する本発明の光学薄膜の膜厚測定装置は
、ガラス等の基板上の薄膜の膜厚を測定する光学薄膜の
膜厚測定装置であって、この光学薄膜に閃光を発する発
光手段と、前記薄膜からの発光手段の反射光、および、
発光手段の直接光をスペクトル三刺激値XYZに分解し
て測光する測光部と、この三刺激値XYZから色度Yx
yを演算して薄膜の膜厚を求める演算部を有することを
特徴としている。The optical thin film thickness measuring device of the present invention that achieves the above object is an optical thin film thickness measuring device for measuring the thickness of a thin film on a substrate such as glass, and includes a light emitting means for emitting a flash of light to the optical thin film. and reflected light of the light emitting means from the thin film, and
A photometry unit that decomposes the direct light from the light emitting means into spectral tristimulus values XYZ and measures the light; and a chromaticity Yx from the tristimulus values XYZ.
It is characterized by having a calculation unit that calculates the thickness of the thin film by calculating y.
以下添付図面を用いて本発明の実施例について説明する
。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明の主要構成部を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the main components of the present invention.
1は測定しようとする薄膜が成膜されているガラス基板
、2は膜厚を測定しようとする薄膜、3は薄膜2が成膜
されている側とは反対側のガラス基板上に塗布された、
黒色塗膜である。1 is the glass substrate on which the thin film to be measured is formed, 2 is the thin film whose thickness is to be measured, and 3 is the glass substrate on the opposite side from the side on which the thin film 2 is formed. ,
It is a black paint film.
10は本発明の中心をなす膜厚測定装置であって、光源
及び光ファイバを内臓した測定ヘッド20、測光部10
0、演算部200の各ブロックから成っている。Reference numeral 10 denotes a film thickness measuring device which is the core of the present invention, and includes a measuring head 20 having a built-in light source and an optical fiber, and a photometric section 10.
0 and an arithmetic unit 200.
次に、各ブロックの構成について第4図〜第6図を用い
て説明する。まず、第4図を見ると、測定ヘンド20は
、発光手段の一例であるXeランプ30と、これを点灯
させるXeランプ駆動部40と、光ファイバ50.60
.70とから構成されている。光ファイバ50はまた、
光ファイバ51.52.53に分岐され、光ファイバー
60は、光ファイバ61.62.63に分岐されている
。これらは第5図に示すように組立てられている。即ち
、ケース21内にXeランプ30.光ファイバ50.6
0等が収められている。22は反射筒で、円錐台形状を
している。23は光導入筒で、その入口に光ファイバ5
0が挿入されており、その周囲にXeランプ30および
遮蔽板24が設置され、光ファイバが挿入されている口
の反対の端面の周囲には光拡散板25が取り付けられて
いる。光ファイバ60は、光ファイバ50とは別にケー
ス21内に導入されている。今ここで、Xeランプ30
が発光すると、光はケース21の内面で反射を繰り返し
、拡散板25の表から拡散光として外に出る。反射筒2
2の開口部Aの面に測定しようとする薄膜形成されたガ
ラス板が設置されているが、拡散した光はA部のガラス
面で反射し、その一部が光導入筒23の中に入ってくる
。その光は光ファイバ50を通じて、次のブロックに送
られる。すなわち、本測定ヘッドによれば、JIS 8
722に規定する拡散照明−垂直受光の条件が満たされ
ることになる。光ファイバ60は反射光でなく、Xeラ
ンプの発光そのもの(直接光)を検出し、ランプの変動
を補正するために用いるものである。Next, the configuration of each block will be explained using FIGS. 4 to 6. First, looking at FIG. 4, the measurement head 20 includes a Xe lamp 30, which is an example of a light emitting means, a Xe lamp drive section 40 for lighting the Xe lamp, and an optical fiber 50,60.
.. It consists of 70. The optical fiber 50 also has
The optical fiber 60 is branched into an optical fiber 61.62.63. These are assembled as shown in FIG. That is, the Xe lamp 30. optical fiber 50.6
Contains 0 etc. Reference numeral 22 denotes a reflecting tube, which is shaped like a truncated cone. 23 is a light introduction tube, and an optical fiber 5 is connected to the entrance of the tube.
0 is inserted, a Xe lamp 30 and a shielding plate 24 are installed around it, and a light diffusing plate 25 is installed around the end face opposite to the opening into which the optical fiber is inserted. The optical fiber 60 is introduced into the case 21 separately from the optical fiber 50. Now here, Xe lamp 30
When the light is emitted, the light is repeatedly reflected on the inner surface of the case 21 and exits from the front surface of the diffuser plate 25 as diffused light. Reflector tube 2
A glass plate with a thin film to be measured is installed on the surface of the opening A of 2, but the diffused light is reflected by the glass surface of the A section, and a part of it enters the light introduction tube 23. It's coming. The light is sent to the next block through optical fiber 50. That is, according to this measurement head, JIS 8
This means that the conditions for diffused illumination and vertical light reception defined in 722 are satisfied. The optical fiber 60 is used to detect not reflected light but the light emitted from the Xe lamp itself (direct light) and to correct lamp fluctuations.
第4図における測光部100は、101〜106のフィ
ルタ、111〜116の受光素子、121〜126の測
光回路から成っている。フィルタ101〜106は、そ
れぞれ、光ファイバ51〜53.61〜63の一端に設
けられ、反射光及びXeランプの光を受けるようになっ
ている。受光素子111〜116は、フィルタ101〜
106の背後に設けられており、光を検出する。測光回
路121〜126は全て同じ構成をしており、その実施
回路の一例を第7図に示す。130は受光素子111に
直列接続されたバイアス電圧源、131ハ増幅用オペア
ンプ、132 、133はオペアンプ131に接続され
た抵抗である。このオペアンプ131により、受光素子
111で検出された光は、電圧に変換増幅される。13
4はダイオード、135はダイオード134に直列接続
された抵抗、136は充電用コンデンサ、137は、図
示していないが、後述するCPUからの指令により0N
−OFF して、コンデンサ136の電荷を放電させる
スイッチ、138はオペアンプで、電圧フォロワの役目
を有している。134〜138の回路素子により、ピー
クホールドの機能をこの測光回路121は持っている。The photometric section 100 in FIG. 4 includes filters 101 to 106, light receiving elements 111 to 116, and photometric circuits 121 to 126. The filters 101-106 are provided at one ends of the optical fibers 51-53 and 61-63, respectively, and receive the reflected light and the light from the Xe lamp. The light receiving elements 111 to 116 are connected to the filters 101 to 116.
106 and detects light. The photometric circuits 121 to 126 all have the same configuration, and an example of an implementation circuit is shown in FIG. 130 is a bias voltage source connected in series to the light receiving element 111, 131 is an operational amplifier for amplification, and 132 and 133 are resistors connected to the operational amplifier 131. The operational amplifier 131 converts and amplifies the light detected by the light receiving element 111 into a voltage. 13
4 is a diode, 135 is a resistor connected in series with the diode 134, 136 is a charging capacitor, and 137 is set to 0N by a command from the CPU, which will be described later.
A switch 138 is an operational amplifier which serves as a voltage follower. The photometric circuit 121 has a peak hold function using circuit elements 134 to 138.
フィルタ101〜106の透過特性は3種類ある。There are three types of transmission characteristics of the filters 101 to 106.
その透過特性は、いわゆるルータ条件を満たす特性を有
している。ルータ条件とは、光源の分光エネルギー分布
をP(λ)、3種類のフィルタの透過特性をTx(λ)
、TV(λ) 、 TZ(λ)、受光素子の分光感度特
性をS(λ)、標準の光Cの分光ネルギー分布をPC(
λ)、スペクトル三刺激値をT了λ)、7″″Tλ)、
T]λ)とすると、次式%式%
以上の条件を満たすフィルタを通り、受光素子で検出さ
れた光の総合感度特性は、第6図に示すようになる。フ
ィルタ101と104は、第6図中のYで示す感度特性
を存するような透過特性を持ち、フィルタ102 と1
05 は、Tの、フィルタ103 と106は、丁の特
性を持っている。なおここでYの特性は2つの山を持っ
ており、フィルタ特性の実現は困難であるためYの短波
長側の山は、Tの特製と相似的であることを利用し、T
の特性に係数を掛けて用いても良い。Its transmission characteristic satisfies the so-called router condition. The router conditions are the spectral energy distribution of the light source as P(λ), and the transmission characteristics of the three types of filters as Tx(λ).
, TV(λ), TZ(λ), the spectral sensitivity characteristic of the light receiving element is S(λ), and the spectral energy distribution of standard light C is PC(
λ), the spectral tristimulus value is Tλ), 7″″Tλ),
T]λ), the overall sensitivity characteristic of the light that passes through the filter that satisfies the above conditions and is detected by the light receiving element is as shown in FIG. The filters 101 and 104 have transmission characteristics such as the sensitivity characteristics indicated by Y in FIG.
05 has the characteristic of T, and the filters 103 and 106 have the characteristic of D. Here, the characteristic of Y has two peaks, and since it is difficult to realize filter characteristics, the peak on the short wavelength side of Y is similar to the special product of T, so
It is also possible to use the characteristic multiplied by a coefficient.
次に第4図の演算部200の構成について説明する。演
算部200の中心をなすのは、マイクロプロセッサを用
いたC P U210である。その周辺にパスラインを
介して、メモリ220、バッファメモリ230.240
. I 10250,260 、A/D変換器2701
マルチプレクサ280、入力部290、表示部300
、 Xeランプ制御部310、発光ダイオード320な
どが接続されている。Next, the configuration of the calculation section 200 shown in FIG. 4 will be explained. The core of the calculation unit 200 is a CPU 210 using a microprocessor. A memory 220, a buffer memory 230, 240 are connected to the surrounding area via a pass line.
.. I 10250,260, A/D converter 2701
Multiplexer 280, input section 290, display section 300
, a Xe lamp control section 310, a light emitting diode 320, etc. are connected thereto.
そこで次に、本発明の装置を用いて膜厚を測定する方法
について、第2図〜第4図を参照し、第8図のフローチ
ャートを用いて説明する。Next, a method for measuring film thickness using the apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4 and the flowchart of FIG. 8.
第4図の入力部290から測定開始のスタート信号を入
れると(ステップ■)、I / O250,260を介
してXeランプ制御部310に信号が行き、発光ダイオ
ード320が発光する。この光は光ファイバー70によ
り、Xeランプ駆動部40に伝えられ、Xeランプ30
を発光させる(ステップ■)。この光はガラス基板1と
薄膜2の表面で反射してくる。この反射光は、薄膜の光
干渉により、波長により反射強度が異なっており、色づ
いている。なお、ガラス基板1の裏面の黒色塗膜3は、
Xeランプ30の光が、ガラス基板1の裏面で極力反射
しないようにするためのものである。When a start signal for starting measurement is inputted from the input section 290 in FIG. 4 (step ■), the signal is sent to the Xe lamp control section 310 via the I/Os 250 and 260, and the light emitting diode 320 emits light. This light is transmitted to the Xe lamp drive section 40 by the optical fiber 70, and the Xe lamp 30
Make it emit light (step ■). This light is reflected on the surfaces of the glass substrate 1 and the thin film 2. This reflected light has a different reflection intensity depending on the wavelength due to light interference in the thin film, and is colored. In addition, the black coating film 3 on the back surface of the glass substrate 1 is
This is to prevent the light from the Xe lamp 30 from being reflected on the back surface of the glass substrate 1 as much as possible.
反射光は光ファイバー50より導光され、光ファイバ5
1.52.53により等分割されて、それぞれ、フィル
タ101.102.103の方に導びかれる。一方、光
ファイバ60は、Xeランプ30の直接光を導光し、光
ファイバ61.62.63で分割して、フィルタ104
゜105、106の方に導(。この光ファイバ60によ
り導かれた直接光は、Xeランプ30、即ち光源のモニ
タ光であり、電圧変動や経時変化によるXeランプ30
の光量変化を、後述する演算時に補正するためのもので
ある。光フィルタ101〜106を通った反射光および
モニタ光は、受光素子111〜116で検出され、測光
回路121〜126で増幅されてピークホールドされる
(ステップ■、■)。このピークホールドされた値は、
光ファイバ50を通ってきた光の場合は、反射光がそれ
ぞれの測光回路により色の三刺激値XYZに分解された
ものとなる。The reflected light is guided by the optical fiber 50 and
1, 52, and 53 and guided to filters 101, 102, and 103, respectively. On the other hand, the optical fiber 60 guides the direct light from the Xe lamp 30, splits it with optical fibers 61, 62, 63, and filters it into the filter 104.
105, 106 (The direct light guided by this optical fiber 60 is the monitor light of the Xe lamp 30, that is, the light source, and the Xe lamp 30 is
This is for correcting the change in light amount during the calculation described later. The reflected light and the monitor light that have passed through the optical filters 101 to 106 are detected by the light receiving elements 111 to 116, amplified by the photometric circuits 121 to 126, and peak-held (steps ①, ②). This peak held value is
In the case of light passing through the optical fiber 50, the reflected light is decomposed into color tristimulus values XYZ by respective photometry circuits.
モニター光の場合も同様である。上記のピークホールド
された電圧は、マルチプレクサ280により順次A/D
変換器270に送られ(ステップ■)、ディジタル値に
変換された後(ステップ■)、バッファメモリ230に
一時格納される。CP 0210は、上記反射光の三刺
激値と、モニタ光の三刺激値から光源の発光変動を補正
して、真の反射光の三刺激値XYZを得る(ステップ■
)。The same applies to monitor light. The above peak held voltage is sequentially A/D by multiplexer 280.
After being sent to the converter 270 (step ■) and converted into a digital value (step ■), it is temporarily stored in the buffer memory 230. The CP 0210 corrects the light emission fluctuations of the light source from the tristimulus values of the reflected light and the tristimulus values of the monitor light to obtain the tristimulus values XYZ of the true reflected light (step
).
次に、前記XYZから色度座標xyを、cpu210は
計算する。XYZと、xyの関係は次のようである。Next, the CPU 210 calculates the chromaticity coordinates xy from the XYZ. The relationship between XYZ and xy is as follows.
x=X/ (X+Y+Z)
y−Y/ (X+Y+Z)
これにより、反射光の色度座標Yxyは求められたこと
になる(ステップ■)。x=X/ (X+Y+Z) y-Y/ (X+Y+Z) As a result, the chromaticity coordinate Yxy of the reflected light has been determined (step 2).
次にYxyから膜厚を求める方法について説明する。ま
ず、ガラス基板1上に薄膜2がある場合の反射光の色度
がどうなるかをあらかじめ計算し′ておく、この計算方
法は、通常の、単層膜の光の干渉理論により求められる
ので詳述を避け、結果を第2図に示す、第2図は薄膜2
がTiO□で、その屈折率は光の波長が500nmの時
〜2.68で、600nmの時2.59であるような波
長分散性を持つ場合について計算しである。図中・印は
、TiO□の膜厚が4nm毎の値を示しx印は20na
+毎の値であり、数字はTiO□の膜厚である。このx
yの値と膜厚の関係を(XA、3Ft+膜厚)の形でメ
モリ220に格納しておく。そこで、測定されたxyO
値から、膜厚を求める方法は、測定値X+yと、メモリ
値Xi+ yiの間でもっとも近い値を捜すことであ
る。すなわちθ” x−Xt ” y yt
)が最小になるようなx、、yえを捜し出し、その時の
膜厚が求める値となるわけである(ステップ■)。この
時、膜厚の値は、前述したようなdnm毎でなく、もっ
と細く、たとえばlnm毎にとっておけばそれだけ精度
は向上する。あるいはまた、隣りあったデータで、θが
最も小さくなるような2点から補間法で、膜厚を求めて
も良い。そこでたとえば、測定したx+yが第2図に示
す○印の点P (x =0.33 、 )’ ”0.2
2)であったとする。前述した方法により、膜厚は、9
6.5nmか、195nmであるとわかる。次に、この
いずれの膜厚値が真の値であるかを決めなければならな
い。そのためには、Yの値を用いる。第3図はYの値と
膜厚の関係を表わしたもので、この関係も(Yi 、膜
厚)の形でメモリ220の中に格納しておく。測定した
Y値、ここでは、x −0,33、Y =0.22 、
Y =10%とすると、膜厚は96.5nmの方であ
ることがわかる(ステップ[相])。得られた結果は表
示部300により表示され、測定者は膜厚を知ることが
できる(ステップ■)。Next, a method for determining the film thickness from Yxy will be explained. First, calculate in advance what the chromaticity of the reflected light will be when there is a thin film 2 on the glass substrate 1. This calculation method is determined by the normal theory of interference of light in a single layer film, so it is detailed in detail. The results are shown in Figure 2, which shows the thin film 2.
is TiO□, and its refractive index is 2.68 when the wavelength of light is 500 nm, and is 2.59 when the wavelength of light is 600 nm.The calculation is based on the case where the wavelength dispersion property is 2.59 when the wavelength of light is 600 nm. In the figure, the * mark indicates the value of the TiO□ film thickness every 4 nm, and the x mark is 20 nm.
The value is for each +, and the number is the film thickness of TiO□. This x
The relationship between the value of y and the film thickness is stored in the memory 220 in the form of (XA, 3Ft+film thickness). Therefore, the measured xyO
The method for determining the film thickness from the values is to find the closest value between the measured value X+y and the memory value Xi+yi. That is, θ” x−Xt ” y yt
) is found, and the film thickness at that time becomes the desired value (step 2). At this time, if the value of the film thickness is not set every dnm as described above but smaller, for example every lnm, the accuracy will be improved accordingly. Alternatively, the film thickness may be determined by interpolation from two points where θ is the smallest among adjacent data. So, for example, the measured x+y is the point P (x = 0.33, )' 0.2 marked with a circle in Figure 2.
2). By the method described above, the film thickness was 9
It turns out that it is 6.5 nm or 195 nm. Next, it must be determined which of these film thickness values is the true value. For this purpose, the value of Y is used. FIG. 3 shows the relationship between the value of Y and the film thickness, and this relationship is also stored in the memory 220 in the form of (Yi, film thickness). The measured Y value, here x −0,33, Y =0.22,
It can be seen that when Y = 10%, the film thickness is 96.5 nm (step [phase]). The obtained results are displayed on the display unit 300, allowing the measurer to know the film thickness (step 2).
以上の方法により、薄膜の膜厚を求めることができるわ
けであるが、上述したのは、屈折率がわかっている薄膜
の場合であった。しかしながら、同じTi0z薄膜でも
、成膜方法により屈折率は若干具なるわけで、その場合
、前述した方法では、求める膜厚に多少の誤差が生じる
場合がある。そこで、そういう場合は、予め屈折率を種
々の値にふらせて、第2図、第3図に示すようなデータ
を計算しておく。即ち、(x5.y、、Yi、屈折率、
膜厚)の形で、メモリ220に格納しておく。Although the thickness of a thin film can be determined by the method described above, the above method is for a thin film whose refractive index is known. However, even for the same Ti0z thin film, the refractive index varies slightly depending on the film forming method, and in that case, the above-described method may cause some error in the obtained film thickness. Therefore, in such a case, the refractive index is varied to various values and data as shown in FIGS. 2 and 3 are calculated in advance. That is, (x5.y, , Yi, refractive index,
It is stored in the memory 220 in the form of a film thickness).
そこで
θsa x−Xi + y−y4 + Y−Y
りが最小となるような、屈折率、膜厚の組合せデータを
選び出せば、その値が真値となるわけである。So θsa x−Xi + y−y4 + Y−Y
If we select the combination of refractive index and film thickness that minimizes the difference, that value becomes the true value.
この手法はまた、吸収のある膜、即ち、屈折率nがn=
n ’ −i kの複素屈折率となる場合にも適用でき
る。なお、以上に述べたのは単層膜の場合であったが多
層膜の場合も本発明は適用できる。This approach also applies to absorbing films, i.e., where the refractive index n is n=
It can also be applied to cases where the complex refractive index is n'-ik. It should be noted that although the above description has been made in the case of a single layer film, the present invention can also be applied to the case of a multilayer film.
例えば2層膜の場合は、ガラス基板上にTiO□膜が成
膜されており、その上にSiO□膜が成膜されている場
合、TiO□の屈折率、膜厚が予めわかっていれば、S
i0g膜の屈折率、膜厚を種々変えて、第2図のごとき
データを計算して、メモリ220に入れておけば良いわ
けである。For example, in the case of a two-layer film, if a TiO□ film is formed on a glass substrate and a SiO□ film is formed on top of it, if the refractive index and film thickness of TiO□ are known in advance. , S
The data shown in FIG. 2 can be calculated by varying the refractive index and thickness of the i0g film and stored in the memory 220.
次にガラス裏面からの反射を抑えるため用いた黒色塗膜
3のことについて述べる。ガラス面と空気との境界での
反射は約4%あるため、この黒色塗膜3は、測定精度向
上のため必要である。ところが測定のたびに黒色塗膜3
を塗布することはたいへんである。我々の実験では、黒
色塗膜3の代わりに、黒色の粘着テープを使用したが、
テープでも精度良く測定することができた。しかし、以
上2方法は、建築用や自動車用の大型ガラスの場合に用
いるには、ガラスが大きすぎ、塗膜をぬったり後で落と
したりすると大変である。また、粘着テープを貼る時に
、ガラスとの間に空気が入ったりすると、測定精度は大
幅に落ちる。そこで、そのような場合には、第9図に示
す方法を用いる。Next, the black coating film 3 used to suppress reflection from the back surface of the glass will be described. Since reflection at the boundary between the glass surface and the air is approximately 4%, this black coating film 3 is necessary to improve measurement accuracy. However, every time I measured, the black paint film 3
It is very difficult to apply it. In our experiment, we used black adhesive tape instead of black paint film 3, but
It was possible to measure accurately even with tape. However, the above two methods cannot be used for large-sized glass for buildings or automobiles because the glass is too large and it would be difficult to apply the coating or remove it later. Additionally, if air gets between the tape and the glass when applying the adhesive tape, measurement accuracy will drop significantly. Therefore, in such a case, the method shown in FIG. 9 is used.
この図において、1はガラス基板、2は測定しようとす
る薄膜、3′は前述した黒色塗膜や粘着テープに代わる
、黒色の樹脂フィルムである。4は硬質ゴムでできたフ
レームで、測定するガラス基板1の縁の形状に合ってお
り、ガラス基板1にぴったりと手ではめこむことができ
る。樹脂フィルム3′と、フレーム4は接着されている
ため、ガラス基板1にフレーム4をはめ込むと、樹脂フ
ィルム3′とガラス基板1は重なることになる。In this figure, 1 is a glass substrate, 2 is a thin film to be measured, and 3' is a black resin film in place of the aforementioned black paint film or adhesive tape. Reference numeral 4 denotes a frame made of hard rubber, which matches the shape of the edge of the glass substrate 1 to be measured, and can be fitted tightly onto the glass substrate 1 by hand. Since the resin film 3' and the frame 4 are bonded together, when the frame 4 is fitted onto the glass substrate 1, the resin film 3' and the glass substrate 1 will overlap.
5はフレーム4に取り付けられ、その開口部の一端がガ
ラス基板1と樹脂フィルム3′の間に来るようになって
いる排気筒である。排気筒5のもう一つの開口端には、
図示していないが、排気ポンプが接続され、ガラス基板
1と樹脂フィルム3′の間の空気が排気される。これに
より、ガラス基板1と、樹脂フィルム3′は密着し、黒
色塗膜3を塗布したのと同じ効果が得られることになる
。Reference numeral 5 designates an exhaust pipe that is attached to the frame 4 and has one end of its opening located between the glass substrate 1 and the resin film 3'. At the other open end of the exhaust pipe 5,
Although not shown, an exhaust pump is connected to exhaust the air between the glass substrate 1 and the resin film 3'. As a result, the glass substrate 1 and the resin film 3' are brought into close contact with each other, and the same effect as when the black coating film 3 is applied can be obtained.
なお、上述した中で基板としてガラス基板1を用いて説
明してきたが、本発明による装置ではガラス基板だけで
なく、樹脂も用いることができるし、そういった基板上
に金属膜が形成されており、その上に薄膜が成膜されて
いても予め、金属膜の複素屈折率を、他の方法、たとえ
ばエリプソメータなどにより求めて、やはり第2図のよ
うなデータを計算しメモリ220内に格納しておけば良
い。Although the above description has been made using the glass substrate 1 as the substrate, in the device according to the present invention, not only a glass substrate but also a resin can be used, and a metal film is formed on such a substrate. Even if a thin film is formed on the metal film, the complex refractive index of the metal film is determined in advance using another method, such as an ellipsometer, and data as shown in FIG. 2 is also calculated and stored in the memory 220. Just leave it there.
以上述べてきた装置によれば、薄膜の王渉による反射光
の色を分析することにより、薄膜の膜厚を求めることが
できるので、従来から薄膜の膜厚測定法として用いられ
てきた、分光法、エリプソメトリ−法、段差針法などと
比べ、次のような利点があり、非常に有用である。According to the device described above, the thickness of a thin film can be determined by analyzing the color of the light reflected by the thin film. It has the following advantages and is very useful compared to the ellipsometry method, ellipsometry method, step needle method, etc.
10回折格子を用いた分光法に比べ、本Wlは波長スキ
ャンの必要がないため、測定時間は発光手段の発光時間
0.5 m5ecと、計算時間のごくわずかな時間です
む。Compared to spectroscopy using a 10-diffraction grating, the present Wl does not require wavelength scanning, so the measurement time is 0.5 m5ec, which is the light emission time of the light emitting means, which is a fraction of the calculation time.
2、装置が小型になるので、大型ガラスの測定時も容易
に行うことができる。2. Since the device is small, it can be easily measured even when measuring large pieces of glass.
第1図は本発明の主要構成を示す概略図、第2図はガラ
ス基板上に薄膜がある場合の反射光の色度を示す線図、
第3図は薄膜厚と三刺激値の−っであるYとの関係を示
す線図、第4図は本発明の光学薄膜の膜厚測定装置の一
実施例の構成を詳細に示す構成図、第5図は本発明の測
定ヘッドの一例の構成を拡大して示す断面図、第6図は
ルーフ条件を満たすフィルタを通り受光素子で検出され
た光の総合怒度特性を示す線図、第7図は第4図の測光
回路の回路構成を示す回路図、第8図は本発明の光学薄
膜の膜厚測定装置の制御手順を示すフトーチャート図、
第9図は本発明の他の実施例のガラス基板部の構成を示
す断面図である。
1・・・ガラス基板、 2・・・薄膜、3・・・黒
色塗装、
3゛・・・黒色の樹脂フィルム、
4・・・フレーム、 5・・・排気筒、10・・
・薄膜測定装置、 20・・・測定ヘッド、21・・・
ケース、 22・・・反射筒、23・・・光導入
筒、 24・・・遮蔽板、25・・・光拡散板、
30・・・Xeランプ、50〜53・・・光ファイ
バ、
60〜63.70・・・光ファイバ、 100・・・測
光部、101〜106・・・フィルタ、
111〜116・・・受光素子、
130・・・バイアス電圧源、
131.138・・・オペアンプ。FIG. 1 is a schematic diagram showing the main configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the chromaticity of reflected light when there is a thin film on a glass substrate,
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between thin film thickness and tristimulus value Y, and FIG. 4 is a block diagram showing in detail the structure of an embodiment of the optical thin film thickness measuring device of the present invention. , FIG. 5 is a cross-sectional view showing an enlarged configuration of an example of the measurement head of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing the overall anger characteristic of light that passes through a filter that satisfies the roof condition and is detected by a light receiving element. FIG. 7 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the photometric circuit shown in FIG. 4, and FIG. 8 is a flowchart showing the control procedure of the optical thin film thickness measuring device of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a glass substrate section according to another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Glass substrate, 2... Thin film, 3... Black paint, 3... Black resin film, 4... Frame, 5... Exhaust pipe, 10...
- Thin film measuring device, 20... measurement head, 21...
Case, 22... Reflector tube, 23... Light introduction tube, 24... Shielding plate, 25... Light diffusing plate,
30... Xe lamp, 50-53... Optical fiber, 60-63.70... Optical fiber, 100... Photometering section, 101-106... Filter, 111-116... Light receiving element , 130... Bias voltage source, 131.138... Operational amplifier.
Claims (1)
の膜厚測定装置であって、この光学薄膜に閃光を発する
発光手段と、前記薄膜からの発光手段の反射光、および
、発光手段の直接光ををスペクトル三刺激値XYZに分
解して測光する測光部と、この三刺激値XYZから色度
Yxyを演算して薄膜の膜厚を求める演算部を有するこ
とを特徴とする光学薄膜の膜厚測定装置。 2、該演算部が(Y_i、x_i、y_i、膜厚)のデ
ータを格納したメモリを有し、測定および演算により得
られた色度(Y、x、y)と比較して、最も近い組合せ
のデータの膜厚を測定値とする特許請求の範囲第1項記
載の光学薄膜の膜厚測定装置。 3、該演算部が(Y_i、x_i、y_i、屈折率、膜
厚)のデータを格納したメモリを有し、測定および演算
により得られた色度(Y、x、y)と比較して、最も近
い組合せのデータの屈折率と膜厚を測定値とする特許請
求の範囲第1項記載の光学薄膜の膜厚測定装置。 4、該ガラス等の基板の裏面には、反射防止処理が施さ
れている特許請求の範囲第1項記載の光学薄膜の膜厚測
定装置。 5、該反射防止処理が黒色塗膜である特許請求の範囲第
4項記載の光学薄膜の膜厚測定装置。 6、該反射防止処理が黒色粘着テープなどの貼着である
特許請求の範囲第4項記載の光学薄膜の膜厚測定装置。 7、該反射防止処理がガラス等基板の裏面への黒色樹脂
フィルムの真空吸着である特許請求の範囲第4項記載の
光学薄膜の膜厚測定装置。[Scope of Claims] 1. An optical thin film thickness measuring device for measuring the thickness of a thin film on a substrate such as glass, which comprises a light emitting means for emitting a flash of light to the optical thin film, and a light emitting means for emitting light from the thin film. It has a photometry unit that decomposes the reflected light and the direct light from the light emitting means into spectral tristimulus values XYZ and measures the light, and a calculation unit that calculates the chromaticity Yxy from the tristimulus values XYZ to determine the film thickness of the thin film. An optical thin film thickness measuring device characterized by the following. 2. The calculation unit has a memory that stores data of (Y_i, x_i, y_i, film thickness), and compares the chromaticity (Y, x, y) obtained by measurement and calculation to find the closest combination. 2. The optical thin film thickness measuring device according to claim 1, wherein the measured value is the film thickness of the data. 3. The calculation unit has a memory that stores data of (Y_i, x_i, y_i, refractive index, film thickness), and compares it with the chromaticity (Y, x, y) obtained by measurement and calculation, 2. The optical thin film thickness measuring device according to claim 1, wherein the measurement value is the refractive index and film thickness of the closest combination of data. 4. The optical thin film thickness measuring device according to claim 1, wherein the back surface of the substrate such as glass is subjected to an antireflection treatment. 5. The optical thin film thickness measuring device according to claim 4, wherein the antireflection treatment is a black coating. 6. The film thickness measuring device for an optical thin film according to claim 4, wherein the antireflection treatment is pasting of a black adhesive tape or the like. 7. The optical thin film thickness measuring device according to claim 4, wherein the antireflection treatment is vacuum adsorption of a black resin film to the back surface of a substrate such as glass.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18041885A JPS6242006A (en) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | Film thickness measuring instrument for optical thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18041885A JPS6242006A (en) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | Film thickness measuring instrument for optical thin film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6242006A true JPS6242006A (en) | 1987-02-24 |
Family
ID=16082910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18041885A Pending JPS6242006A (en) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | Film thickness measuring instrument for optical thin film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6242006A (en) |
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- 1985-08-19 JP JP18041885A patent/JPS6242006A/en active Pending
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