JP2017067702A - 膜厚検査装置および膜厚検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜を安定的に測色して、薄膜の膜厚を安定的に評価することができる膜厚検査装置および膜厚検査方法を提供する。【解決手段】本発明の膜厚検査装置２００は、基材３１０上に形成された薄膜の所定領域を測色する測色部２４０と、所定領域の傾きを測定する傾斜測定部２１０と、測色部２４０が所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、傾斜測定部２１０により測定された所定領域の傾きに応じて、測色部２４０と基材３１０との相対的な傾きを調整する調整部２５０と、調整部２５０により相対的な傾きが調整された測色部２４０により所定領域を測色して得られる測色値に基づいて、薄膜の所定領域の膜厚を評価する評価部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、膜厚検査装置および膜厚検査方法に関する。

固体高分子型燃料電池用の導電性セパレータとして、金属製の基材にダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」と称する）薄膜をコーティングしたものが知られている。ＤＬＣ薄膜は、スパッタリング等の成膜技術を利用して、たとえば、ステンレス製の基材の表面に薄く形成される。

これに関連して、下記の特許文献１には、カーボン薄膜の膜厚とカーボン薄膜の明度（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系のＬ＊値）との相関を予め求めておき、分光測色計によりカーボン薄膜の明度を測定して、カーボン薄膜の膜厚を評価する技術が開示されている。この技術によれば、分光測色計によりカーボン薄膜を測色するだけで膜厚を評価できるため、ＤＬＣ薄膜等のカーボン薄膜の品質管理を短時間かつ低コストで行うことが可能になる。

特開２０１２−１３２８７６号公報

ところで、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価する検査工程は、生産性の見地から、スパッタリング装置の真空チャンバ内で基材上にＤＬＣ薄膜を形成した後、真空チャンバから基材を取り出すことなく行われることが好ましい。

しかしながら、真空チャンバ内では、金属製の基材は、成膜時の熱膨張対策として、フックに掛けられ、不安定な状態で保持される。また、金属製の基材には、形状誤差が存在し得るのみならず、金属製の基材は、真空チャンバ内において熱等により変形する。このため、真空チャンバ内で基材上に形成されるＤＬＣ薄膜の表面は、表面内の領域によって異なる傾きを有し、ＤＬＣ薄膜の所定の検査領域を分光測色計により測色する場合、傾きの違いによって測色値が大きく変化してしまうという問題がある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、ＤＬＣ薄膜等の薄膜を安定的に測色して、薄膜の膜厚を安定的に評価することができる膜厚検査装置および膜厚検査方法を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

本発明の膜厚検査装置は、測色部、傾斜測定部、調整部、および評価部を有する。前記測色部は、基材上に形成された薄膜の所定領域を測色する。前記傾斜測定部は、前記所定領域の傾きを測定する。前記調整部は、前記測色部が前記所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、前記傾斜測定部により測定された前記所定領域の傾きに応じて、前記測色部と前記基材との相対的な傾きを調整する。前記評価部は、前記調整部により相対的な傾きが調整された前記測色部により前記所定領域を測色して得られる測色値に基づいて、前記薄膜の前記所定領域の膜厚を評価する。

本発明の膜厚検査方法は、基材上に形成された薄膜の所定領域の傾きを測定し、前記所定領域を測色する測色部が前記所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、前記測定された前記所定領域の傾きに応じて、前記測色部と前記基材との相対的な傾きを調整する。そして、本発明の膜厚検査方法は、前記相対的な傾きが調整された前記測色部により前記所定領域を測色し、前記測色部により前記所定領域を測色して得られる測色値に基づいて、前記薄膜の前記所定領域の膜厚を評価する。

本発明によれば、測色部と薄膜の所定領域との相対位置が一定に維持されるため、薄膜の所定領域を安定的に測色することができる。つまり、ＤＬＣ薄膜等の薄膜の膜厚を安定的に評価することができる。

本発明の第１の実施形態に係る膜厚検査装置が適用される膜構造体の製造装置の概略構成を示すブロック図である。 膜構造体の製造装置における真空チャンバの平面断面図である。 照明駆動装置および輝度計駆動装置の概略構成を示す斜視図である。 膜構造体の製造工程を示すフローチャートである。 ＤＬＣ薄膜の表面形状の測定結果の一例を示す図である。 検査領域のＸ方向の傾きを算出する処理を説明するための図である。 検査領域のＹ方向の傾きを算出する処理を説明するための図である。 ＤＬＣ薄膜の複数の検査領域の傾きを説明するための図である。 評価処理の手順を示すフローチャートである。 ＤＬＣ薄膜の膜厚とａ＊値およびｂ＊値との関係を示す図である。 ＤＬＣ薄膜の膜厚とＬ＊値およびｂ＊値との関係を示す図である。 基材の保持状態とＤＬＣ薄膜の測色結果との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る膜構造体の製造装置を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張される場合があり、実際の比率とは異なる場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る膜厚検査装置が適用される膜構造体の製造装置１０の概略構成を示すブロック図であり、図２は、製造装置１０における真空チャンバ１３０の平面断面図である。図３は、照明駆動装置２３０および輝度計駆動装置２５０の概略構成を示す斜視図である。

図１および図２に示すとおり、本実施形態に係る膜構造体の製造装置１０は、成膜処理部１００および検査処理部２００を備える。以下、成膜処理部１００および検査処理部２００について順番に説明する。

＜成膜処理部＞
図１に示すとおり、成膜処理部１００は、ＰＶＤ装置１１０およびＰＶＤ制御装置１２０を備える。図２に示すとおり、ＰＶＤ装置１１０は、真空チャンバ１３０に設けられている。

ＰＶＤ装置１１０は、基材３１０上にＤＬＣ薄膜を形成する。ＰＶＤ装置１１０は、基材３１０の表面にＤＬＣを堆積させて、ＤＬＣ薄膜を形成する。図２に示すとおり、本実施形態の製造装置１０では、２台のＰＶＤ装置１１０が、真空チャンバ１３０の両側に互いに対向して設けられており、真空チャンバ１３０内を搬送される基材３１０の両面にＤＬＣ薄膜を形成する。

ＰＶＤ制御装置１２０は、ＰＶＤ装置１１０を制御する。ＰＶＤ制御装置１２０は、ＰＶＤ装置１１０を制御して、ＤＬＣ薄膜の成膜条件（成膜時間、印加電圧、アルゴンガス量等）を変更する。

真空チャンバ１３０は、基材３１０の処理空間を提供する。真空チャンバ１３０は、搬入エリア１３１、成膜エリア１３２、前検査エリア１３３、検査エリア１３４、および搬出エリア１３５を備える。搬入エリア１３１に搬入された基材３１０は、搬送装置（不図示）により成膜エリア１３２に搬送され、ＰＶＤ装置１１０によりＤＬＣ薄膜が形成される。基材３１０上にＤＬＣ薄膜を形成して得られた膜構造体３００は、前検査エリア１３３に搬送され、検査領域の傾きが測定される。検査領域の傾きが測定された膜構造体３００は、検査エリア１３４に搬送され、検査領域が測色される。検査領域を測色された膜構造体３００は、搬出エリア１３５に搬送されて保管される。

＜検査処理部＞
図１に示すとおり、検査処理部２００は、３Ｄスキャナ２１０、照明装置２２０、照明駆動装置２３０、色彩輝度計２４０、輝度計駆動装置２５０、駆動制御装置２６０、および演算装置２７０を備える。図２に示すとおり、３Ｄスキャナ２１０、照明装置２２０、照明駆動装置２３０、色彩輝度計２４０、および輝度計駆動装置２５０は、真空チャンバ１３０に設けられている。

３Ｄスキャナ２１０は、ＤＬＣ薄膜の所定領域の傾きを測定する。３Ｄスキャナ２１０は、傾斜測定部として、基材３１０上に形成されたＤＬＣ薄膜の所定の検査領域の傾きを測定する。図２に示すとおり、本実施形態の製造装置１０では、２台の３Ｄスキャナ２１０が、真空チャンバ１３０の両側に互いに対向して設けられており、真空チャンバ１３０に設けられた窓部１３６を介して、膜構造体３００の両面を測定する。３Ｄスキャナ２１０は、モアレ縞を投影して物体の表面形状を測定する形状測定装置である。

照明装置２２０は、ＤＬＣ薄膜の所定領域に光を照射する。照明装置２２０は、照明部として、基材３１０上に形成されたＤＬＣ薄膜の検査領域に所定の照射角度で光を照射する。図２に示すとおり、本実施形態の製造装置１０では、２台の照明装置２２０が、真空チャンバ１３０の両側に互いに対向して設けられており、真空チャンバ１３０に設けられた窓部１３７を介して、膜構造体３００の両面に光を照射する。照明装置２２０は、たとえば、ハロゲンランプである。

照明駆動装置２３０は、照明装置２２０の傾きを変更する。照明駆動装置２３０は、照明部駆動部として、照明装置２２０の位置および姿勢を変更する。図３に示すとおり、照明駆動装置２３０は、モータおよびリニアガイド等からなる直線駆動部２３１，２３２と、モータ等からなる回転駆動部２３３，２３４を備え、照明装置２２０のＸＹ方向の位置およびＸＹ軸周りの姿勢を変更する。

色彩輝度計２４０は、ＤＬＣ薄膜の所定領域を測色する。色彩輝度計２４０は、測色部として、照明装置２２０により光が照射されているＤＬＣ薄膜の検査領域を測色して、ＤＬＣ薄膜のＬ＊ａ＊ｂ＊値を取得する。色彩輝度計２４０は、たとえば、分光測色計であり、照明装置２２０により照射され検査領域で正反射される光の光路上に配置される。図２に示すとおり、本実施形態の製造装置１０では、２台の色彩輝度計２４０が、真空チャンバ１３０の両側に互いに対向して設けられており、真空チャンバ１３０に設けられた窓部１３８を介して、膜構造体３００の両面を測色する。

輝度計駆動装置２５０は、色彩輝度計２４０の傾きを変更する。輝度計駆動装置２５０は、測色部駆動部として、色彩輝度計２４０の位置および姿勢を変更する。図３に示すとおり、輝度計駆動装置２５０は、モータおよびリニアガイド等からなる直線駆動部２５１，２５２と、モータ等からなる回転駆動部２５３，２５４を備え、色彩輝度計２４０のＸＹ方向の位置およびＸＹ軸周りの姿勢を変更する。

駆動制御装置２６０は、照明駆動装置２３０および輝度計駆動装置２５０を制御する。駆動制御装置２６０は、駆動制御部として、照明駆動装置２３０および輝度計駆動装置２５０をそれぞれ制御して、照明装置２２０および色彩輝度計２４０の位置および姿勢を調整する。駆動制御装置２６０は、ＰＬＣを含み、シーケンス制御を行う。

演算装置２７０は、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価する。演算装置２７０は、評価部として、色彩輝度計２４０によりＤＬＣ薄膜の検査領域を測色して得られるＬ＊ａ＊ｂ＊値のうちのａ＊値とｂ＊値に基づいて、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価する。演算装置２７０は、ＰＶＤ制御装置１２０に電気的に接続されており、ＤＬＣ薄膜の膜厚の評価結果をＰＶＤ制御装置１２０にフィードバックする。演算装置２７０は、たとえば、コンピュータである。

以上のとおり構成される膜構造体の製造装置１０は、基材３１０上にＤＬＣ薄膜を形成し、形成したＤＬＣ薄膜の膜厚を評価して、膜構造体３００を製造する。以下、図４〜図１２を参照して、膜構造体の製造装置１０の動作について説明する。

図４は、製造装置１０による膜構造体３００の製造工程を示すフローチャートである。本実施形態の製造装置１０は、真空チャンバ１３０に搬入された複数の基材３１０に対して、ＤＬＣ薄膜を形成する成膜処理と、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価する検査処理とを順次に行って、複数の膜構造体３００を連続的に製造する。

まず、製造装置１０は、基材３１０上にＤＬＣ薄膜を形成する（ステップＳ１０１）。より具体的には、製造装置１０のＰＶＤ装置１１０が、所定の成膜条件にしたがって、基材３１０上にＤＬＣを堆積させることにより、２０ｎｍ程度の膜厚にＤＬＣ薄膜を形成する。基材３１０は、ステンレス製の金属基材上にＣｒ薄膜が形成されてなり、ＤＬＣ薄膜はＣｒ薄膜上に形成される。

次に、製造装置１０は、ＤＬＣ薄膜の表面形状を測定する（ステップＳ１０２）。より具体的には、製造装置１０の３Ｄスキャナ２１０が、ステップＳ１０１に示す処理で基材３１０上に形成されたＤＬＣ薄膜の表面形状を測定する。その結果、図５に示すとおり、ＸＹ座標位置におけるＤＬＣ薄膜の高さＺが算出された表面形状データが取得される。

次に、製造装置１０は、検査領域の傾きを計算する（ステップＳ１０３）。より具体的には、製造装置１０の駆動制御装置２６０が、ステップＳ１０２に示す処理で測定されたＤＬＣ薄膜の表面形状に基づいて、予め設定された複数の検査領域ＳＡ（図８（Ｂ）参照）の一の検査領域ＳＡについて、当該領域ＳＡの平面の傾きを算出する。本実施形態では、図６に示すとおり、駆動制御装置２６０は、たとえば、膜構造体３００の中央部の一の検査領域ＳＡ（図５参照）について、ＤＬＣ薄膜のＸ方向の表面形状データからＸ方向の平均的な傾きを算出する。同様に、図７に示すとおり、駆動制御装置２６０は、膜構造体３００の中央部の一の検査領域ＳＡについて、ＤＬＣ薄膜のＹ方向の表面形状データからＹ方向の平均的な傾きを算出する。

次に、製造装置１０は、すべての検査領域の傾きの計算が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。より具体的には、製造装置１０の駆動制御装置２６０が、予め設定された複数の検査領域ＳＡのすべてについて、傾きの計算が完了したか否かを判断する。

すべての検査領域の傾きの計算が完了したと判断する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、製造装置１０は、ステップＳ１０５の処理に移る。一方、すべての検査領域の傾きの計算が完了していないと判断する場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、製造装置１０は、ステップＳ１０３の処理に戻る。その結果、すべての検査領域ＳＡの傾きの計算が完了するまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０４の処理が繰り返される。

以上のとおり、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０４に示す処理によれば、まず、基材上にＤＬＣ薄膜が形成される。そして、ＤＬＣ薄膜の表面形状が測定され、ＤＬＣ薄膜の複数の検査領域ＳＡの傾きがそれぞれ算出される。その結果、図８に示すとおり、たとえば、３箇所の検査領域ＳＡについて、法線ベクトルＶＲがそれぞれ算出される。

次に、製造装置１０は、色彩輝度計２４０の向きを修正する（ステップＳ１０５）。より具体的には、製造装置１０の駆動制御装置２６０が、一の検査領域ＳＡについて、ステップＳ１０３に示す処理で算出された当該領域ＳＡの傾きに応じて輝度計駆動部２５０を制御して、色彩輝度計２４０の位置および姿勢を調整する。その結果、色彩輝度計２４０は、一の検査領域ＳＡに対して所定の測色角度を有するようになる。

次に、製造装置１０は、照明装置２２０の向きを修正する（ステップＳ１０６）。より具体的には、製造装置１０の駆動制御装置２６０が、一の検査領域ＳＡについて、ステップＳ１０３に示す処理で算出された当該領域ＳＡの傾斜角度に応じて照明駆動部２３０を制御して、照明装置２２０の位置および姿勢を調整する。その結果、照明装置２２０は、一の検査領域ＳＡに対して所定の照射角度を有するようなる。

次に、製造装置１０は、ＤＬＣ薄膜の検査領域を測色する（ステップＳ１０７）。より具体的には、ステップＳ１０５に示す処理で位置および姿勢が調整された色彩輝度計２４０が、ＤＬＣ薄膜の一の検査領域ＳＡを測色して、当該領域ＳＡのＬ＊ａ＊ｂ＊値を取得する。本実施形態では、照明装置２２０が膜構造体３００の検査領域ＳＡに光を照射した状態で、検査領域ＳＡで正反射された光の光路上にある色彩輝度計２４０が、検査領域ＳＡを測色する。

次に、製造装置１０は、すべての検査領域の測色が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。より具体的には、製造装置１０の駆動制御装置２６０が、予め設定された複数の検査領域ＳＡのすべてについて、測色が完了したか否かを判断する。

すべての検査領域の測色が完了したと判断する場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、製造装置１０は、ステップＳ１０９の処理に移る。一方、すべての検査領域の測色が完了していないと判断する場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、製造装置１０は、ステップＳ１０５の処理に戻る。その結果、すべての検査領域の測色が完了するまで、ステップＳ１０５〜Ｓ１０８の処理が繰り返される。たとえば、次の検査領域ＳＡの傾きに応じて照明装置２２０および色彩輝度計２４０の傾きが調整された後、ＸＹ方向の位置が変更され、次の検査領域ＳＡが測色される。

以上のとおり、図４のステップＳ１０５〜Ｓ１０８に示す処理によれば、ＤＬＣ薄膜の検査領域ＳＡ毎に、当該領域ＳＡの傾きに応じて照明装置２２０および色彩輝度計２４０の傾きが補正され、検査領域ＳＡが測色される。このような構成によれば、照明装置２２０および色彩輝度計２４０と検査領域ＳＡとの相対的な位置関係が常に一定に維持されるため、測色結果が安定する。

次に、製造装置１０は、評価処理を実行する（ステップＳ１０９）。より具体的には、製造装置１０の演算装置２７０が、ステップＳ１０７に示す処理でＤＬＣ薄膜を測色して得られた各検査領域のＬ＊ａ＊ｂ＊値のうちのａ＊値とｂ＊値に基づいて、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価する。評価処理についての詳細な説明は後述する。

次に、製造装置１０は、すべての膜構造体３００の製造が完了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。より具体的には、製造装置１０の演算装置２７０が、真空チャンバ１３０の搬入エリア１３１に搬入されたすべての基材３１０に対して、成膜処理および検査処理（評価処理）が終了したか否かを判断する。

すべての膜構造体３００の製造が完了していないと判断する場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、製造装置１０は、ステップＳ１０１の処理に戻る。その結果、すべての膜構造体３００の製造が完了するまで、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理が繰り返される。

一方、すべての膜構造体３００の製造が完了したと判断する場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、製造装置１０は、処理を終了する。そして、真空チャンバ１３０の搬出エリア１３５に蓄積された膜構造体３００が、真空チャンバ１３０から搬出される。

以上のとおり、図４に示すフローチャートの処理によれば、基材３１０上にＤＬＣ薄膜が形成された後、ＤＬＣ薄膜の検査領域の傾きが測定される。そして、検査領域の傾きに応じて照明装置２２０および色彩輝度計２４０の傾きを補正しつつ、検査領域が測色される。その後、検査領域を測色して得られたＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値に基づいて、ＤＬＣ薄膜が評価される。

図９は、図４のステップＳ１０９に示す評価処理の手順を示すフローチャートである。

まず、演算装置２７０は、ａ＊値とｂ＊値の積を算出する（ステップＳ２０１）。より具体的には、演算装置２７０は、ＤＬＣ薄膜の複数の検査領域のそれぞれについて、図４のステップＳ１０７に示す処理で検査領域を測色して得られたＬ＊ａ＊ｂ＊値のうち、ａ＊値とｂ＊値との積を算出する。

次に、演算装置２７０は、ａ＊値とｂ＊値の積が変化しているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。より具体的には、演算装置２７０は、ステップＳ２０１に示す処理で算出されたａ＊値とｂ＊値の積が、所定の基準値から所定量以上乖離しているか否かを判断する。ここで、所定の基準値は、膜厚が目標値（たとえば、２０ｎｍ）に形成されているＤＬＣ薄膜のａ＊値とｂ＊値の積であり、窓部１３７，１３８の汚染状況等に応じて適宜補正される。また、所定量は、ＤＬＣ薄膜の成膜条件を変更する処理を開始するトリガとなる量であり、ＤＬＣ薄膜の膜厚の許容範囲に相当する量よりも小さく設定される。

ａ＊値とｂ＊値の積が変化していないと判断する場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、演算装置２７０は、ＤＬＣ薄膜が良好であると判断する（ステップＳ２０３）。より具体的には、演算装置２７０は、ＤＬＣ薄膜の膜厚が目標値の近傍にあるとして、ＤＬＣ薄膜の膜厚が良好であると判断する。

一方、ａ＊値とｂ＊値の積が変化していると判断する場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、演算装置２７０は、ＤＬＣ薄膜の膜厚の増減量を算出する（ステップＳ２０４）。より具体的には、演算装置２７０は、ステップＳ２０１に示す処理で算出されたａ＊値とｂ＊値の積に基づいて、ＤＬＣ薄膜の膜厚の目標値からの増減量を算出する。

そして、演算装置２７０は、ＤＬＣ薄膜の成膜条件を変更する（ステップＳ２０５）。より具体的には、演算装置２７０は、まず、ステップＳ２０４に示す処理で算出された膜厚の増減量を、ＰＶＤ装置１１０の制御装置１２０にフィードバックする。そして、ＰＶＤ装置１１０により次の基材３１０上に形成されるＤＬＣ薄膜の膜厚が目標値に近づくように、ＰＶＤ装置１１０の制御装置１２０が、ＰＶＤ装置１１０を制御して、ＤＬＣ薄膜の成膜条件（たとえば、成膜時間）を変更する。

以上のとおり、図９に示すフローチャートの処理によれば、ＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値に基づいて、ＤＬＣ薄膜の膜厚が評価される。そして、必要に応じて、後続する基材３１０に対するＤＬＣ薄膜の成膜条件が変更される。

より具体的には、ＤＬＣ薄膜のａ＊値とｂ＊値の積が所定の基準値と比較され、ａ＊値とｂ＊値の積が基準値から所定量以上乖離している場合、膜厚の増減量が算出される。そして、後続する基材上に形成されるＤＬＣ薄膜の膜厚が目標値に近づくように、成膜条件が変更される。このような構成によれば、製造装置１０内を搬送される基材３１０に形成されるＤＬＣ薄膜の膜厚が目標値の近傍に維持され、不良品の発生が防止される。

以下、図１０および図１１を参照して、ＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値に基づいてＤＬＣ薄膜の膜厚を評価する検査処理について詳細に説明する。

図１０は、ＤＬＣ薄膜の膜厚とａ＊値およびｂ＊値との関係を示す図であり、図１１は、ＤＬＣ薄膜の膜厚とＬ＊値およびｂ＊値との関係を示す図である。図１０の縦軸はｂ＊値であり、横軸はａ＊値である。図１１の縦軸はＬ＊値であり、横軸はｂ＊値である。図１０および図１１では、膜厚が、０ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、および８０ｎｍのＤＬＣ薄膜について、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値が測定されている。

図１０に示すとおり、ＤＬＣ薄膜のａ値およびｂ＊値は、膜厚が８０ｎｍ、５０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍ、および０ｎｍと減少するに連れて減少している。したがって、膜厚とａ＊値およびｂ＊値とはすべての領域において相関を示すため、ＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値の少なくとも一方を用いて、２０ｎｍ程度の膜厚を評価することができる。

一方、図１１に示すとおり、ＤＬＣ薄膜のＬ＊値は、膜厚が８０ｎｍ、５０ｎｍ、および２０ｎｍと減少するに連れて増加しているものの、膜厚が２０ｎｍ以下では略一定の値を示す。したがって、膜厚とＬ＊値とは膜厚が少なくとも２０ｎｍ以下（より具体的には、３０ｎｍ以下）の領域では相関を示さないため、ＤＬＣ薄膜のＬ＊値を用いて、２０ｎｍ程度の膜厚を評価することはできない。

以上のとおり、本実施形態に係る膜構造体の製造装置１０によれば、ＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値に基づいて膜厚が評価されるため、２０ｎｍ程度の膜厚のＤＬＣ薄膜を正しく評価することができる。

図１２は、基材の保持状態とＤＬＣ薄膜の測色結果との関係を示す図である。図１２（Ａ）は、不安定な状態で保持される基材上のＤＬＣ薄膜の測色値を示す図であり、図１２（Ｂ）は、安定な状態で保持される基材上のＤＬＣ薄膜の測色値を示す図である。図１２の縦軸はｂ＊値であり、横軸はａ＊値である。図１２では、３つの基材Ａ〜Ｃ上に形成された各ＤＬＣ薄膜について、９箇所の検査領域がそれぞれ測色されている。

図１２に示すとおり、不安定な状態で保持される基材の方が、安定な状態で保持される基材に比べ、測色値（ａ＊値およびｂ＊値）のばらつきが大きい。本実施形態の製造装置１０によれば、照明装置２２０および色彩輝度計２４０の傾きを補正することにより、不安定な状態で保持される基材上のＤＬＣ薄膜の測色値を、安定な状態で保持される基材上のＤＬＣ薄膜の測色値に近づけることができる。

以上のとおり、説明した本実施形態は、以下の効果を奏する。

（ａ）ＤＬＣ薄膜の検査領域の傾きに応じて照明装置および色彩輝度計の傾きが補正され、照明装置および色彩輝度計と検査領域との相対位置が一定に維持されるため、検査領域を安定的に測色することができる。つまり、ＤＬＣ薄膜の膜厚を安定的に評価することができる。

（ｂ）照明駆動装置および輝度計駆動装置により照明装置および色彩輝度計の傾きが変更されるため、真空チャンバ内に配置される基材と照明装置および色彩輝度計との相対的な傾きを簡単に調整することができる。

（ｃ）色彩輝度計が、照明装置により照射され検査領域で正反射される光の光路上に配置されるため、色彩輝度計に入射する光のエネルギーが強くなる。その結果、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値のＳ／Ｎ比が向上し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値が安定する。

（ｄ）３Ｄスキャナにより検査領域の傾きを非接触で測定するため、真空チャンバ内に配置される基材上のＤＬＣ薄膜の検査領域の傾きを簡単に測定することができる。

（ｅ）ＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値に基づいて膜厚を評価するため、２０ｎｍ程度の膜厚のＤＬＣ薄膜を正しく評価することができる。

（第２の実施形態）
なお、上述した実施形態では、照明装置の位置姿勢と色彩輝度計の位置姿勢とが個別に調整された。しかしながら、照明装置の位置姿勢と色彩輝度計の位置姿勢とは一体的に調整されてもよい。

図１３は、本発明の第２の実施形態に係る膜構造体の製造装置１０を示す図である。本実施形態に係る膜構造体の製造装置１０は、照明装置２２０および色彩輝度計２４０の位置および姿勢を一体的に変更する駆動装置２８０を有する。

駆動装置２８０は、直線駆動部と回転駆動部を備え、照明装置２２０と色彩輝度計２４０との相対位置を一定に維持しつつ、照明装置２２０および色彩輝度計２４０のＸＹ方向の位置およびＸＹ軸周りの姿勢を一体的に変更する。駆動制御装置２６０は、検査領域の傾きに応じて駆動装置２８０を制御して、照明装置２２０および色彩輝度計２４０の傾きを一体的に調整する。

このような構成によれば、１台の駆動装置２８０により、照明装置２２０および色彩輝度計２４０の位置および姿勢が変更されるため、装置構成が簡素化される。

以上のとおり、説明した本実施形態は、第１の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

（ｆ）照明装置および色彩輝度計の位置および姿勢が１台の駆動装置により変更されるため、装置構成が簡素化される。

以上のとおり、説明した実施形態において、本発明の膜厚検査装置および膜厚検査方法を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

たとえば、上述した実施形態では、ＤＬＣ薄膜のａ＊値およびｂ＊値の両方に基づいて、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価した。しかしながら、ａ＊値およびｂ＊値のいずれか一方に基づいて、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価してもよい。

また、上述した実施形態では、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における測色値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊値）を用いて、ＤＬＣ薄膜の膜厚を評価した。しかしながら、ＤＬＣ薄膜を測色して得られる測色値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に限定されるものではなく、Ｙｘｙ値やＸＹＺ値を取得して膜厚を評価してもよい。

また、上述した実施形態では、照明装置によりＤＬＣ薄膜に光を照射した状態で、色彩輝度計によりＤＬＣ薄膜の検査領域を測色した。しかしながら、照明装置により光を照射することなく、色彩輝度計によりＤＬＣ薄膜の検査領域を測色してもよい。

また、上述した実施形態では、モアレ法を用いてＤＬＣ薄膜の検査領域の傾きを測定した。しかしながら、検査領域の傾きを測定する方法は、モアレ法に限定されるものではなく、たとえば、位相シフト法を用いて検査領域の傾きを測定してもよい。

また、上述した実施形態では、照明装置および色彩輝度計の傾きを変更することにより、照明装置および色彩輝度計と基材との相対的な傾きが調整された。しかしながら、照明装置および色彩輝度計の傾きを変更することなく、基材の傾きを変更することにより、照明装置および色彩輝度計と基材との相対的な傾きを調整してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の膜厚検査装置が、成膜用の真空チャンバに搭載された。しかしながら、本発明の膜厚検査装置は、成膜用の真空チャンバに搭載されることなく、単独の膜厚検査装置として用いられてもよい。

また、上述した実施形態では、基材上に形成されたＤＬＣ薄膜を評価する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、ＤＬＣ薄膜以外のカーボン薄膜やカーボン薄膜以外の種々の薄膜にも適用可能であり、種々の薄膜は、種々の基材上に形成される。

１０ 膜構造体の製造装置、
１００ 成膜処理部、
１１０ ＰＶＤ装置、
１２０ ＰＶＤ制御装置、
１３０ 真空チャンバ、
２００ 検査処理部（膜厚検査装置）、
２１０ ３Ｄスキャナ（傾斜測定部）、
２２０ 照明装置（照明部）、
２３０ 照明駆動装置（照明部駆動部）、
２４０ 色彩輝度計（測色部）、
２５０ 輝度計駆動装置（調整部、測色部駆動部）、
２６０ 駆動制御装置（調整部、駆動制御部）、
２７０ 演算装置（評価部）、
２８０ 駆動装置（調整部、照明部駆動部、測色部駆動部）、
３００ 膜構造体、
３１０ 基材。

Claims (12)

1. 基材上に形成された薄膜の所定領域を測色する測色部と、
   前記所定領域の傾きを測定する傾斜測定部と、
   前記測色部が前記所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、前記傾斜測定部により測定された前記所定領域の傾きに応じて、前記測色部と前記基材との相対的な傾きを調整する調整部と、
   前記調整部により相対的な傾きが調整された前記測色部により前記所定領域を測色して得られる測色値に基づいて、前記薄膜の前記所定領域の膜厚を評価する評価部と、
   を有する膜厚検査装置。
2. 前記調整部は、
   前記測色部の傾きを変更する測色部駆動部と、
   前記測色部が前記所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、前記傾斜測定部により測定された前記所定領域の傾きに応じて前記測色部駆動部を制御して、前記測色部の傾きを調整する駆動制御部と、を有する、請求項１に記載の膜厚検査装置。
3. 前記薄膜の前記所定領域に光を照射する照明部と、
   前記照明部の傾きを変更する照明部駆動部と、をさらに有し、
   前記駆動制御部は、前記照明部により照射され前記所定領域で正反射される前記光の光路上に前記測色部が位置するように、前記傾斜測定部により測定された前記所定領域の傾きに応じて前記照明部駆動部を制御して、前記照明部の傾きを調整する、請求項２に記載の膜厚検査装置。
4. 前記測色部駆動部と前記照明部駆動部とは一体的に構成されており、
   前記一体的に構成されている前記測色部駆動部および前記照明部駆動部により、前記測色部と前記照明部との相対位置を一定に維持しつつ、前記測色部および前記照明部の傾きが一体的に変更される、請求項３に記載の膜厚検査装置。
5. 前記傾斜測定部は、モアレ法を用いて前記所定領域の傾きを測定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の膜厚検査装置。
6. 前記薄膜は、カーボン薄膜であり、
   前記測色値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるａ＊値およびｂ＊値の少なくとも一方を含み、
   前記評価部は、前記カーボン薄膜の前記所定領域のａ＊値およびｂ＊値の少なくとも一方に基づいて、前記膜厚を評価する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の膜厚検査装置。
7. 基材上に形成された薄膜の所定領域の傾きを測定する工程（ａ）と、
   前記所定領域を測色する測色部が前記所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、前記工程（ａ）において測定された前記所定領域の傾きに応じて、前記測色部と前記基材との相対的な傾きを調整する工程（ｂ）と、
   前記工程（ｂ）において相対的な傾きが調整された前記測色部により前記所定領域を測色する工程（ｃ）と、
   前記工程（ｃ）において前記測色部により前記所定領域を測色して得られる測色値に基づいて、前記薄膜の前記所定領域の膜厚を評価する工程（ｄ）と、
   を有する膜厚検査方法。
8. 前記工程（ｂ）において、前記測色部が前記所定領域に対して所定の傾斜角度を有するように、前記工程（ａ）において測定された前記所定領域の傾きに応じて、前記測色部の傾きが調整される、請求項７に記載の膜厚検査方法。
9. 前記薄膜の前記所定領域には、照明部により光が照射され、
   前記照明部により照射され前記所定領域で正反射される前記光の光路上に前記測色部が位置するように、前記工程（ａ）において測定された前記所定領域の傾きに応じて、前記照明部の傾きが調整される、請求項８に記載の膜厚検査方法。
10. 前記測色部と前記照明部との相対位置を一定に維持しつつ、前記測色部および前記照明部の傾きが一体的に変更される、請求項９に記載の膜厚検査方法。
11. 前記工程（ａ）において、モアレ法を用いて前記所定領域の傾きが測定される、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の膜厚検査方法。
12. 前記薄膜は、カーボン薄膜であり、
    前記測色値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるａ＊値およびｂ＊値の少なくとも一方を含み、
    前記工程（ｄ）において、前記カーボン薄膜の前記所定領域のａ＊値およびｂ＊値の少なくとも一方に基づいて、前記膜厚が評価される、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の膜厚検査方法。