KR101693397B1 - Led 광원장치, 막두께 측정장치 및 박막 형성장치 - Google Patents

Led 광원장치, 막두께 측정장치 및 박막 형성장치 Download PDF

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Abstract

막두께 측정에 사용했을 때의 광량 변화량을 크게 할 수 있는 LED 광원장치(30)를 제공한다. LED 광원장치(30)는 복수의 LED 발광원(34~36)과, 각 발광원의 하류 측에 배치되어 각 발광원으로부터의 입사광을 각각 콜리메이트하여 출사시키는 복수의 콜리메이트 수단(342, 352, 362)과, 각 콜리메이트 수단의 하류 측에 배치되어 입사광 중 특정 파장역 이상의 빛만을 투과 및/또는 반사하거나, 또는 특정 파장역 이하의 빛만을 투과 및/또는 반사하여 출사시키는 복수의 제1 필터 수단(37, 38)과, 하류 측의 제1 필터 수단(38)의 더욱 하류 측에 배치되어 각 제1 필터 수단으로부터의 입사광을 집광하여 출사시키는 집광 수단(39)을 갖는다. 그리고, 또한 각 콜리메이트 수단(342, 352, 362)의 하류 측이고, 또한 각 제1 필터 수단(37, 38)의 상류 측에, 각 콜리메이트 수단으로부터의 입사광 중 특정 범위의 파장만을 투과하여 출사시키는 제2 필터 수단(344, 354, 364)을 배치하였다.

Description

LED 광원장치, 막두께 측정장치 및 박막 형성장치{LED light source device, film thickness measuring device and thin film deposition device}
본 발명은 특히 광학 박막의 막두께 측정장치에서 사용하는 투광기로의 사용에 적합한 LED 광원장치, 그 광원장치를 투광기로서 포함하는 막두께 측정장치 및 그 막두께 측정장치를 삽입한 박막 형성장치에 관한 것이다.
막두께 측정의 대상 기판에 소정의 파장역에 분포하는 빛을 조사하기 위한 광원장치로서, 그 발광원으로서 복수의 발광 다이오드(LED)를 사용한 것이 알려져 있다(특허문헌 1). 또한 관찰이나 검사 등에 사용하는 광원장치로서도 복수의 LED를 사용한 것이 알려져 있다(특허문헌 2). 특허문헌 1, 2의 LED 광원장치는 모두 복수의 LED의 하류 측에, 광학 필터로서 다이크로익 필터를 배치한 것이다.
일본국 특허공개 제2002-81910호 공보 일본국 특허공개 제2006-139044호 공보
그러나, 상기 종전의 LED 광원장치에서는 다이크로익 필터만을 광학 필터로서 사용하고 있었기 때문에 그 광원장치로부터의 조사광의 파장 밴드가 넓었다. 구체적으로는, 그 조사광의 반치폭(FWHM)이 20 ㎚ 초과로 넓은 것이었다.
그런데, 광학 디바이스에 대한 제어 정밀도의 향상을 위해서 광학 박막의 막두께 정밀도를 높이는 것이 요망되고 있다. 광학 박막의 고정밀도 막두께 제어에는 그 막두께의 측정이 불가결하여 막두께 제어에 사용되는 막두께 측정장치가 제안되어 있다. 막두께 측정에는 응답성 등의 점에서 우수한 광학식 막두께계를 사용하는 것이 요망된다. 또한, 여기서 말하는 막두께는 광학 박막의 막두께를 나타내고, 물리적인 막두께와 굴절률에 의존하는 값이다. 이러한 광학 막두께의 측정에 상기 반치폭이 넓은 조사광을 사용한 경우, 광량 변화량이 작고, 따라서 광학 막두께를 제어하는 것이 어려워 제어 정밀도가 저하되는 경우가 있었다.
본 발명의 일측면에서는, 막두께 측정에 사용했을 때의 광량 변화량을 크게 할 수 있는 LED 광원장치, 제어 정밀도가 높여진 막두께 측정장치 및 그 막두께 측정장치를 사용한 박막 형성장치를 제공한다.
본 발명자들은 광학 박막의 측정이나 막두께 제어에 적합한 막두께 측정장치에 사용하는 LED 광원장치에 대해서 예의 검토를 거듭한 결과, 제어 파장역이 좁고, 구체적으로는 반치폭이 20 ㎚ 정도 이하로 좁은 파장 밴드의 조사광을 조사 가능해지도록 광원장치를 구성하도록 하면, 그 광원장치를 막두께 측정에 사용했을 때의 광량 변화량을 크게 할 수 있는 것을 발견하였다. 또한 이러한 특정 LED 광원장치를 사용하여 막두께 측정장치를 구성함으로써, 광학 막두께의 제어 정밀도가 높여지는 것도 발견하였다.
또한, 이하에서는 발명의 실시형태를 나타내는 도면에 대응하는 부호를 붙여 설명하지만, 이 부호는 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것일 뿐 발명을 한정하는 취지는 아니다.
본 발명에 의하면 소정 구성의 LED 광원장치(30)가 제공된다. 이 LED 광원장치(30)는 복수의 LED 발광원(34~36)과, 각 발광원의 하류 측에 배치되어 각 발광원으로부터의 입사광을 각각 콜리메이트(collimate)하여 출사시키는 복수의 콜리메이트 수단(342, 352, 362)과, 각 콜리메이트 수단의 하류 측에 배치되어 입사광 중 특정 파장역 이상의 빛만을 투과 및/또는 반사하거나, 또는 특정 파장역 이하의 빛만을 투과 및/또는 반사하여 출사시키는 복수의 제1 필터 수단(37, 38)과, 하류 측의 제1 필터 수단(38)의 더욱 하류 측에 배치되어 각 제1 필터 수단으로부터의 입사광을 집광하여 출사시키는 집광 수단(39)을 가지며, 각 콜리메이트 수단(342, 352, 362)의 하류 측이고, 또한 각 제1 필터 수단(37, 38)의 상류 측에 각 콜리메이트 수단으로부터의 입사광 중 특정 범위의 파장만을 투과하여 출사시키는 제2 필터 수단(344, 354, 364)을 배치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의하면 소정 구성의 막두께 측정장치(1)가 제공된다. 이 막두께 측정장치(1)는 박막이 형성된 기판(S)의 상기 박막면에 투광기(3)로부터의 빛을 출사광(L1)으로 하여 조사하는 동시에, 그 출사광에 기초하는 상기 기판으로부터의 반사광(L2)의 수광 정보를 토대로 상기 박막의 두께를 동정하는 광학식 막두께 측정장치로, 상기 투광기를 상기 LED 광원장치(30)로 구성하고, 상기 집광 수단(39)으로부터의 출사광(L1)을 상기 투광기(3)로부터의 빛으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의하면 소정 구성의 박막 형성장치(100)가 제공된다. 이 박막 형성장치(100)는 진공 용기(102) 내에 배설(配設)된 회전 가능한 돔형상의 기판 홀더(104)와, 진공 용기 내에서 기판 홀더에 대향하여 배치된 성막 수단(106)과, 기판 홀더에 유지되는 기판(S)에 빛을 조사하여 상기 기판에 퇴적된 박막의 막두께 측정을 행하는 막두께 측정 수단을 가지며, 이 막두께 측정 수단을 상기 막두께 측정장치(1)로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의하면 소정 구성의 박막 형성장치(200)가 제공된다. 이 박막 형성장치(200)는 진공 용기(202) 내에 배설된 회전 가능한 대략 원통형상의 기판 홀더(204)와, 진공 용기 내에서 기판 홀더의 외측에 배설된 스퍼터 수단(206)과, 기판 홀더에 유지되는 기판(S)에 빛을 조사하여 상기 기판에 퇴적된 박막의 막두께 측정을 행하는 막두께 측정 수단을 가지며, 이 막두께 측정 수단을 상기 막두께 측정장치(1)로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED 광원장치에 의하면, 복수의 각 LED 발광원의 하류 측에 배치된 복수의 콜리메이트 수단의 각각의 하류 측이고, 또한 입사광 중 특정 파장역 이상 또는 특정 파장역 이하의 빛만을 투과시키는 복수의 제1 필터 수단의 상류 측에, 각 콜리메이트 수단으로부터의 입사광 중 특정 범위의 파장만을 투과시키는 제2 필터 수단을 배치했기 때문에, 광원장치로부터의 출사광의 파장 밴드(반치폭)를 좁게 할 수 있다. 그 결과, 그 LED 광원장치를 막두께 측정장치의 투광기로 사용한 경우, 투과율 또는 반사율의 변화량(광량 변화량)을 크게 할 수 있어 막두께의 제어 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
본 발명의 막두께 측정장치에 의하면 투광기를 상기 LED 장치로 구성하고 있기 때문에, 측정 대상 기판의 박막면에 파장 밴드가 좁은 출사광을 투광기로부터 조사할 수 있어 막두께의 제어 정밀도가 높여진다.
본 발명의 박막 형성장치에 의하면 상기 막두께 측정장치를 구비하고 있기 때문에, 박막의 성막시 막두께의 제어 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 막두께 측정장치의 일례인 광학식 막두께계를 나타내는 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 LED 광원장치의 일례인 LED 광원 투광기를 나타내는 시스템 구성도이다.
도 3은 도 2의 LED 광원 투광기에 사용한 각 간섭 필터로부터의 출사광의 투과 특성과, 각 간섭 필터의 하류 측에 배치되는 다이크로익 필터의 출사광의 투과 특성을 나타내는 스펙트럼 분포도이다.
도 4는 도 2의 LED 광원 투광기에 사용하여, 각 LED에 동일 전력을 가한 경우와 각 LED마다 조정한 상이한 전력을 가했을 때의 각 간섭 필터와 각 다이크로익 필터를 투과시킨 각 LED로부터의 출사광의 강도 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 박막 형성장치의 일례인 돔식 홀더를 구비한 증착장치를 정면에서 봤을 때의 개략 구성 설명도이다.
도 6은 본 발명의 박막 형성장치의 일례인 회전 드럼식 홀더를 구비한 스퍼터장치를 평면에서 봤을 때의 개략 구성 설명도이다.
도 7은 본 발명의 막두께 측정장치의 다른 예인 광학식 막두께계를 나타내는 시스템 구성도이다.
도 8은 도 5에 나타내는 증착장치에 대해서 도 1의 반사형 막두께계와 도 7의 투과형 막두께계의 쌍방을 삽입한 경우를 나타내는 이미지 도면이다.
부호의 설명
1, 1a…광학식 막두께계(막두께 측정장치), 3…투광기, 5…광섬유체(도광 수단), 52…제1 광섬유, 54…제2 광섬유, 7…수광기, 9…제어장치,
30…LED 광원 투광기(LED 광원장치), 32…광체(筐體), 34~36…제1 LED~제3 LED(발광원), 342, 352, 362…제1 콜리메이트 렌즈~제3 콜리메이트 렌즈(콜리메이트 수단), 344, 354, 364…제1 간섭 필터~제3 간섭 필터(제2 필터 수단), 346, 356, 366…제1 구동 회로~제3 구동 회로, 37…제1 다이크로익 필터(제1 필터 수단), 38…제2 다이크로익 필터(제1 필터 수단), 39…집광 렌즈(집광 수단), S…모니터 기판 또는 실기판,
100, 100a, 100b…증착장치(박막 형성장치), 102…진공 용기, 104…회전 홀더, 106…성막 수단, 108…진공 실링부,
200…스퍼터장치(박막 형성장치), 202…진공 용기, 204…회전 드럼식 홀더, 206…스퍼터 수단, 208…진공 실링부.
이하에, 상기 발명의 실시형태를 도면을 토대로 설명한다.
먼저, 본 발명의 막두께 측정장치의 일례인 광학식 막두계계의 구성예를 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 예의 광학식 막두께계(1)는 반사형 광학식 막두께계로서, 투광기(3), 광섬유체(5) 및 수광기(7)를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다.
투광기(3)는 측정에 사용하는 출사광(측정광이라고도 한다.)(L1)을 출력하는 장치로서, 본 예에서는 본 발명의 LED 광원장치의 일례인 LED 광원 투광기(30)(도 2 참조)로 구성하고 있는데, 그 상세는 후술한다. 투광기(3)에는 전원(도시 생략)으로부터 전력이 공급되어 임의의 파장을 갖는 측정광(L1)을 후술하는 제1 광섬유(52)의 일단으로 출력하도록 구성되어 있다.
광섬유체(5)는 투광 측의 제1 광섬유(52)와 수광 측의 제2 광섬유(54)로 이루어지는 2분기(分岐)의 번들 파이버로 구성되어 스테인리스제의 2분기의 플렉시블 튜브 내에 합쳐져 있다. 제1 광섬유(52)는 일단이 투광기(3)에 접속되고, 제2 광섬유(54)는 일단이 수광기(7)에 접속되어 있다. 제1 광섬유(52) 및 제2 광섬유(54)의 양 타단(52a, 54a)은 1개의 다발로 합쳐져서 광섬유체 단부(5a)를 구성하고, 그 단부(5a)는 측정 대상인 모니터 기판 또는 실기판(S)(도 5, 6 참조. 이하 동일)을 향해서 배설되어 있다. 광섬유체 단부(5a)로부터 조사되는 출사광(L1)은 직경 5~6 ㎜ 정도의 원형 단면으로 되어 있다.
수광기(7)는 출사광(L1)에 기초하는 모니터 기판 또는 실기판(S)으로부터의 반사광(L2)을 제2 광섬유(54)를 매개로 수광하는 장치로서, 광검출 수단으로서의 분광기(도시 생략)를 구비하고 있어도 된다. 분광기에서는 수광기(7)에서 수광한 반사광(L2)의 수광 정보를 토대로 소정의 분석(반사광(L2)의 파장이나 반사율의 측정 등)이 행해지고, 이 분석 결과를 토대로 막두께계 제어용 PC(제어장치라고도 한다)(9)에 의해 광학 박막의 막두께나 광학 특성 등이 산출된다.
본 예에 있어서 투광기(3)로부터 출사광(L1)이 출력되고, 반사광(L2)이 수광기(7)에 수광되기까지의 경로는 다음과 같다. 투광기(3)로부터 출력된 출사광(L1)은 제1 광섬유(52) 속을 일단으로부터 타단(52a)의 방향으로 도광되어 광섬유체 단부(5a)로부터 모니터 기판 또는 실기판(S)을 향해서 조사된다. 모니터 기판 또는 실기판(S)에 조사된 출사광(L1)은 모니터 기판 또는 실기판(S)의 표면에서 반사되어 반사광(L2)이 되고, 이 반사광(L2)은 광섬유체 단부(5a)에 이른다. 그리고, 모니터 기판 또는 실기판(S) 측으로부터의 측정광(반사광(L2))만이 수광 측의 광섬유(54)의 타단(54a)으로부터 일단의 방향으로 도광되어 수광기(7)로 유도된다.
모니터 기판(S) 또는 성막 대상으로서의 실기판(S)으로서는 유리 등의 재료로 형성된 부재를 사용하면 적합하다. 본 예에서는 모니터 기판 또는 실기판(S)으로서 판상인 것을 사용하고 있지만 그 형상으로서는 이러한 판상인 것에 한정되지 않는다. 또한, 표면에 박막을 형성할 수 있는 다른 형상, 예를 들면 렌즈형상, 원통형상, 원환형상과 같은 형상이어도 된다. 여기서, 유리 재료란 이산화규소(SiO2)로 형성된 재료이고, 구체적으로는, 석영유리, 소다석회유리, 붕규산유리 등을 들 수 있다.
또한, 모니터 기판 또는 실기판(S)의 재료는 유리에 한정되지 않고 플라스틱 수지 등이어도 된다. 플라스틱 수지의 예로서는 예를 들면 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 나일론, 폴리카보네이트-폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체, 폴리카보네이트-폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합체, 아크릴, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지 재료, 또는 이들 재료와 유리 섬유 및/또는 카본 섬유의 혼합물 등을 들 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이 본 예의 LED 광원 투광기(30)는 광체(32)를 갖는다. 광체(32) 내에는 복수의 발광원과, 각 발광원으로부터의 어떤 퍼짐을 갖는 출사광을 각각 콜리메이트하여 출사시키는 복수의 콜리메이트 수단과, 각 콜리메이트 수단으로부터의 입사광(투과광) 중 특정 범위의 파장만을 투과하여 출사시키는 복수의 제2 필터 수단과, 각 제2 필터 수단으로부터의 출사광(투과광) 중 특정 파장역 이상의 빛을 투과하거나, 또는 특정 파장역 이하의 빛을 투과하여 출사시키는 복수의 제1 필터 수단과, 하류 측의 제1 필터 수단으로부터의 출사광(투과광과 반사광 쌍방을 포함한다)을 집광하여 출사시키는 집광 수단이 각각 소정 위치에 고정 배치되어 있다.
광체(32)에는 제1 광섬유(52)(도 1도 참조)의 일단이 접속되어 있어, 그 일단에서는 집광 수단으로부터의 출사광(L1)(도 1 참조)의 출력이 받아들여진다. 또한, 광체(32) 내의 집광 수단으로서의 집광 렌즈(후술)의 하류 측에 셔터 기구(도시 생략)가 구비되어 있어도 된다. 이 경우의 셔터 기구는 예를 들면, 구동원으로서의 스테핑 모터, 회전식의 차폐판 및 위치 검출기 등으로 구성할 수 있다. 차폐판은 예를 들면, 집광 렌즈로부터의 출사광을 차단하는 차폐부와 그 출사광을 제1 광섬유(52) 측으로 통과시키는 절결부로 구성되어, 차폐판이 회전함으로써 제1 광섬유(52) 측으로 주기적인 펄스상의 광속을 송출하도록 구성할 수 있다. 스테핑 모터는 예를 들면, 제어장치(9)(도 1 참조)로부터 제어 신호를 받아 차폐판을 소정의 회전속도로 회전시키도록 구성할 수 있다.
본 예에서는 복수의 발광원으로서 출력 파장의 특성이 상이한 3개의 발광 다이오드(LED)(34~36)를 사용하고 있다. 특히, 수백 ㎃ 이상의 전류를 흘리는 파워 LED를 사용하는 것이 바람직하다. 이 파워 LED는 포탄형 LED와 비교해서 광량이나 열안정성 등의 측면에서 유리하다. 또한 본 발명에서 발광원의 개수를 「복수」로 한 것은 LED를 1개밖에 사용하지 않는 경우를 배제하기 위함이고, 물론 본 예의 3개로 한정하는 취지는 아니다.
본 예에서는 제1 LED(34)로서 적색 발광용인 파워 LED(R-LED)를 사용하고, 제2 LED(35)로서 녹색 발광용인 파워 LED(G-LED)를 사용하며, 제3 LED(36)로서 청색 발광용인 파워 LED(B-LED)를 사용하는 경우를 예시한다.
본 예에서는 제1 LED(34)에는 620~640 ㎚(바람직하게는 630 ㎚) 부근에 출력 파워의 피크가 출현하는 출력 파장 특성을 갖는 광원이 사용되고, 제2 LED(35)에는 510~530 ㎚(바람직하게는 520 ㎚) 부근에 출력 파워의 피크가 출현하는 출력 파장 특성을 갖는 광원이 사용되며, 제3 LED(36)에는 440~460 ㎚(바람직하게는 450 ㎚) 부근에 출력 파워의 피크가 출현하는 출력 파장 특성을 갖는 광원이 사용된다. 단 본 발명에서는 발광원으로서의 LED로서 상기 단색 LED 외에 LED(34~36)의 1개 이상을 백색 발광용인 파워 LED(W-LED)로 치환해도 된다. W-LED로서는 예를 들면, LED 칩에 형광 도료를 첨가한 수지 몰드를 실시한 것 등이 예시된다. 이 종류의 W-LED에는 약 420~700 ㎚의 파장역에 분포하며, 또한 470 ㎚ 부근에 제1 피크가 560 ㎚ 부근에 제2 피크가 출현하는 출력 파장 특성을 구비하는 광원을 사용할 수 있다.
복수의 콜리메이트 수단으로서는 콜리메이트 렌즈(평면 볼록 렌즈, 색지움 렌즈 등)(342, 352, 362) 등을 들 수 있다.
복수의 제1 필터 수단으로서는 다이크로익 필터(롱 패스 필터 또는 쇼트 패스 필터)(37, 38) 등을 들 수 있다. 제1 다이크로익 필터(37)에는 520 ㎚ 이전의 빛에 대한 투과율이 0에 근사(近似)하고, 또한 600 ㎚ 이후의 파장역의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것이 사용된다. 제1 다이크로익 필터(37)의 하류 측에 배치되는 제2 다이크로익 필터(38)에는 450 ㎚ 이전의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하고, 또한 600 ㎚ 이후의 파장역의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것이 사용된다.
집광 수단으로서는 집광 렌즈(39) 등을 들 수 있다.
본 예에 있어서 R-LED로서의 제1 LED(34)는 광체(32) 내에서 집광 렌즈(39)에 대해서 소정 거리 떨어진 위치에 광축을 렌즈 중심에 맞춘 상태에서 설치된다. 이 제1 LED(34)와 집광 렌즈(39) 사이에는 다이크로익 필터(37, 38)가 각각 제1 LED(34)의 광축에 대해서 경면을 45도 경사지게 한 상태에서 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 이에 대해서, G-LED로서의 제2 LED(35)와 B-LED로서의 제3 LED(36)의 양 LED(35, 36)는 각각 다이크로익 필터(37, 38)의 경면에 대해서 45도의 각도를 가지며, 또한 제1 LED(34)의 광축에 직교하도록 광축을 맞춘 상태에서 설치된다.
제1 다이크로익 필터(37)는 제1 LED(34)와 제2 LED(35)의 양 광축이 교차하는 위치에 설치된다. 제2 다이크로익 필터(38)는 제1 LED(34)와 제3 LED(36)의 양 광축이 교차하는 위치에 설치된다.
복수의 제2 필터 수단으로서는 간섭 필터(BPF)(344, 354, 364)가 예시된다. 또한, 상기 BPF(밴드 패스 필터)를 대신해서 색분산 소자를 사용하는 것도 가능하다. 본 예에서는 이러한 제2 필터 수단을 각 콜리메이트 수단의 하류 측에, 또한 각 제1 필터 수단의 상류 측에 배치한 점이 특징이다. 특히 제2 필터 수단으로서, 하류 측의 제1 필터 수단으로의 출사광이 20 ㎚ 이하(바람직하게는 15 ㎚ 정도 이하)의 반치폭이 되는 광출력의 스펙트럼 분포를 갖는 것이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써 파장 밴드가 좁은 출사광(L1)을 집광 렌즈(39)로부터 출사시킬 수 있어, 막두께계(1)에 의한 광학 막두께의 제어 정밀도의 향상에 기여할 수 있다.
본 발명에 있어서 반치폭이란 광출력의 스펙트럼 분포에 있어서 상대 방사 강도가 피크값의 50%가 되는 파장폭을 말한다. 또한, 스펙트럼선의 프로필에 있어서 그 극대치의 1/2 강도의 2점 간의 간격을 반치 전폭(FWHM：Full Width at Half Maximum), 그 절반을 반치 반폭(HWHM：Half Width at Half Maximum)이라고 하는데, 본 발명에 있어서 반치폭이란 전자를 의미하는 것으로 한다.
반치폭이 넓은 제2 필터 수단으로부터의 출사광을 광학 막두께의 측정에 사용한 경우, 반사율의 변화량(본 예에서의 광량 변화량)이 작아진다. 광량 변화량이 작으면 광학 막두께를 제어하는 경우의 제어 정밀도가 저하된다. 이에 대해서, 출사광의 반치폭을 20 ㎚ 이하로 좁은 범위로 조정함으로써 막두께 제어시의 광량 변화량을 크게 할 수 있고, 최종적으로 제어 정밀도를 높일 수 있다.
본 예에서는 제1 LED(34)에 대응하는 제1 간섭 필터(344)로서 620~640 ㎚(바람직하게는 630 ㎚) 부근의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하고, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것이 사용된다. 제2 LED(35)에 대응하는 제2 간섭 필터(354)로서는 510~530 ㎚(바람직하게는 520 ㎚) 부근의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하고, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것이 사용된다. 제3 LED(36)에 대응하는 제3 간섭 필터(364)로서는, 440~460 ㎚(바람직하게는 450 ㎚) 부근의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하고, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것이 사용된다. 또한, 발광원으로서 상기 단색 LED(LED(34~36))의 1개 이상을 W-LED로 치환한 경우, 그 치환한 W-LED에 대응하는 간섭 필터로서 그 치환한 W-LED가 갖는 출력 특성에 맞춰서 상기 단색 LED에 있어서의 경우와 동일한 취지에서 간섭 필터를 구성하도록 한다.
도 3은 본 예에서 사용한 간섭 필터(344, 354, 364)로부터의 출사광의 투과 특성과 간섭 필터(344, 354, 364)의 하류 측에 배치되는 다이크로익 필터(37, 38)로부터의 출사광의 투과 특성을 나타내는 스펙트럼 분포도이다.
본 예에 있어서는 어느 쪽이든 도 3에 나타내는 바와 같이, 단색 LED나 백색 LED의 구별 없이 제1 LED(34)의 위치에 있어서의 LED로부터의 출사광 중 제1 간섭 필터(344)를 통과한 출사광은 620~640 ㎚(바람직하게는 630 ㎚) 부근의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하고, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하며, 게다가 다이크로익 필터(37, 38)를 순차 투과하여 집광 렌즈(39)에 유도된다.
제2 LED(35)의 위치에 있어서의 LED로부터의 출사광 중 제2 간섭 필터(354)를 통과한 출사광에 대해서는, 510~530 ㎚(바람직하게는 520 ㎚) 부근의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하고, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하며, 다이크로익 필터(37)에서 반사되는 한편으로 다음의 다이크로익 필터(38)를 투과하여 집광 렌즈(39)에 유도된다.
제3 LED(36)의 위치에 있어서의 LED로부터의 출사광 중 제3 간섭 필터(364)를 통과한 출사광에 대해서는, 440~460 ㎚(바람직하게는 450 ㎚) 부근의 빛에 대한 투과율이 100에 근사하고, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하며, 다이크로익 필터(38)에서 반사되어 집광 렌즈(39)에 유도된다.
또한, 각 다이크로익 필터(37, 38)를 투과 또는 반사하여 집광 렌즈(39) 이외의 방향으로 유도된 빛은 광흡수체(도시 생략)에 의해 흡수된다.
도 2로 되돌아간다. 본 예의 각 LED(34~36)에는 각각 출력 파워를 개별적으로 제어하기 위한 구동 회로(346, 356, 366)가 삽입되어 있어 각 회로(346, 356, 366)의 제어를 제어장치(9)(도 1도 참조)로부터의 지령에 따라서 실행하는 것이 바람직하다. 제어장치(9)는 그 회로(346, 356, 366)를 개별적으로 제어함으로써 각 LED(34~36)로부터의 출력 레벨을 개별적으로 조정할 수 있다. 이것에 의해 각 LED(34~36)가 흘리는 전류값을 가변시켜서 각 LED(34~36)로부터의 각 파장의 출사광의 상대감도(강도)를 맞추는 것이 가능해진다.
도 4는 도 2의 LED 광원 투광기(30)에 사용하여 각 LED(34~36)에 동일 전력을 가한 경우와, 각 LED(34~36)마다 조정한 상이한 전력을 가했을 때의 각 간섭 필터(344, 354, 364)와 각 다이크로익 필터(37, 38)를 투과시킨 각 LED(34~36)로부터의 출사광의 강도 특성을 나타내고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이 각 파장의 출사광의 상대감도를 맞춤으로써(도 4에서는 전체 LED(34~36)로부터의 출력감도를 100에 맞추고 있다), 실제 막두께 제어시에 게인 조정을 행하여 그 조정이 거의 동일해지기 때문에, 전기적 노이즈도 거의 동일한 레벨이 되어 최종적으로는 막두께의 제어 정밀도가 향상되는 것으로 생각된다. 또한, 도 4에 있어서의 각 회로(346, 356, 366)를 매개로 한 전력 조정비는 제1 LED(34)：제2 LED(35)：제3 LED(36)＝1：3：5.1이다.
이에 대해서, 각 LED(34~36)로부터의 각 파장의 출사광의 상대감도를 맞추지 않은 경우, 예를 들면 실제 광량 레벨에서 제1 LED(34)로부터의 출사광이 18%, 제2 LED(35)로부터의 출사광이 28%, 제3 LED(36)로부터의 출사광이 80%인 경우로서, 이것을 막두께 제어시에 각각 90%로 하여 이용하는 경우 막두께 제어시의 게인 조정의 정도가 각각 상이하여, 그 결과, 발생하는 전기적 노이즈 레벨이 상이해진다. 이 예의 경우, 제1 LED(34)로부터의 출사광에서의 게인 조정 정도가 커서 여기서 노이즈가 발생하기 쉬워진다. 이러한 노이즈가 발생함으로써 막두께의 제어 정밀도가 뒤떨어지게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 예의 LED 광원 투광기(30)는 복수의 각 LED(34~36)의 하류 측에 배치된 복수의 콜리메이트 렌즈(342, 352, 362)의 각각의 하류 측에, 또한 복수의 다이크로익 필터(37, 38)의 상류 측에 간섭 필터(344, 354, 364)를 배치하고, 각 콜리메이트 렌즈(342, 352, 362)로부터의 입사광 중 특정 범위의 파장만, 구체적으로는 반치폭이 20 ㎚ 이하가 되는 출사광만을 투과시켜 집광 렌즈(39)에 입사시킬 수 있다. 그 결과, 투광기(30)를 포함하는 막두께계(1)를 사용하여 막두께 제어를 행하는 경우, 광량 변화량을 크게 할 수 있어 막두께의 제어 정밀도를 높일 수 있다.
다음으로, 본 예의 광학식 막두께계(1)의 박막 형성장치에 대한 장착예를 설명한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 박막 형성장치의 일례로서의 증착장치(100)는 진공 용기(102) 내에 배설된 회전 홀더(104)와 그 회전 홀더(104)와 대향하여 아래쪽에 설치된 성막 수단(106)을 갖는다.
진공 용기(102)는 공지의 박막 형성장치에서 통상 사용되는 스테인리스스틸제로 거의 직육면체 형상을 한 중공체이다.
회전 홀더(104)는 대략 돔형상으로 형성되고, 회전축을 상하 방향을 향하게 하여 진공 용기(102) 내에 배치되어 기판 유지 수단으로서의 기능을 가지고 있다. 회전 홀더(104)의 기판 유지면에는 소정 사이즈의 개구부(도시 생략)가 설치되어 있어, 성막시 여기에 장착 지그(도시 생략)를 매개로 모니터 기판 또는 실기판(S)이 장착된다.
성막 수단(106)은 진공 용기(102) 아래쪽의 회전 홀더(104)에 대향한 위치에 설치되어 있고, 예를 들면, 도가니에 넣은 증착 물질과 증착 물질을 가열하기 위한 전자 빔원, 저항 가열원 또는 고주파 코일 등으로 구성되어 있다. 또한, 성막 수단(106)으로서 타겟과 전극과 전원으로 구성되는 스퍼터원을 사용해도 된다.
본 예에서는 진공 용기(102)의 상측면 부분에 광학식 막두께계(1)로부터의 광섬유체(5)가 삽입되어 있다. 또한, 도면 중의 부호 「108」은 진공 용기(102)의 상측면에 설치된 진공 실링부를 나타내고 있다.
투광기(3)로부터 출력된 출사광(L1)은 제1 광섬유(52) 속을 도광되어 광섬유체(5)의 단부(5a)로부터 모니터 기판 또는 실기판(S)을 향해서 조사된다. 모니터 기판 또는 실기판(S)에 조사된 출사광(L1)은 모니터 기판 또는 실기판(S)에서 반사되어 반사광(L2)이 되고, 이 반사광(L2)은 제2 광섬유(54) 속을 광섬유체(5)의 단부(5a)로부터 도광되어 수광기(7)로 유도된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 박막 형성장치의 일례로서의 스퍼터장치(200)는 마그네트론 스퍼터를 행하는 장치로서, 진공 용기(202)와, 모니터 기판 또는 실기판(S)이 장착되는 기판 홀더로서의 회전 드럼식 홀더(204)와, 회전 드럼식 홀더(204)의 외측에 대향하여 설치된 스퍼터 수단(206)과, 스퍼터 가스 공급 수단(도시 생략)을 갖는다.
진공 용기(202)는 상기 도 5의 용기(102)와 마찬가지로, 공지의 박막 형성장치에서 통상 사용되는 스테인리스스틸제로 거의 직육면체 형상을 한 중공체이다.
회전 드럼식 홀더(204)는 대략 원통형상으로 형성되고, 회전축을 진공 용기(202)의 상하 방향을 향하게 하여 배치되어 있다. 회전 드럼식 홀더(204)는 모니터 기판 또는 실기판(S)의 유지 수단으로서의 기능을 가지고 있으며, 모니터 기판 또는 실기판(S)은 이 회전 드럼식 홀더(204)의 외주면에 기판 홀더(도시 생략) 등을 매개로 나란히 장착된다. 또한, 홀더(204)는 중공 각기둥 형상으로 형성되어도 된다.
스퍼터 수단(206)은 한 쌍의 타겟과, 타겟을 유지하는 한 쌍의 마그네트론 스퍼터 전극과, 전원장치(모두 도시 생략)에 의해 구성된다. 타겟의 형상은 평판상이고, 타겟의 길이 방향이 회전 드럼식 홀더(204)의 회전축선과 평행이 되도록 설치되어 있다.
스퍼터 수단(206)의 주변에는 아르곤 등의 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급 수단(도시 생략)이 설치되어 있다. 타겟의 주변이 불활성 가스 분위기가 된 상태에서, 마그네트론 스퍼터 전극에 전원으로부터 교류 전압이 인가되면, 타겟 주변의 스퍼터 가스의 일부는 전자를 방출하여 이온화한다. 이 이온이 가속되어, 타겟에 충돌함으로써 타겟 표면의 원자나 입자(타겟이 니오브인 경우는 니오브 원자나 니오브 입자)가 바깥으로 나온다. 이 니오브 원자나 니오브 입자는 박막의 원료인 막 원료 물질(증착 물질)로, 모니터 기판 또는 실기판(S)의 표면에 부착되어 박막이 형성된다.
스퍼터장치(200)에서는 회전 드럼식 홀더(204)가 회전하면 회전 드럼식 홀더(204)의 외주면에 유지된 실기판 및 모니터 기판 또는 실기판(S)이 공전하여, 스퍼터 수단(206)에 면하는 2개소의 위치를 반복하여 이동하게 된다. 그리고, 이와 같이 모니터 기판 또는 실기판(S) 및 실기판이 공전함으로써 스퍼터 수단(206)에서의 스퍼터 처리가 순차 반복하여 행해져, 모니터 기판 또는 실기판(S) 및 실기판의 각 표면에 박막이 형성된다.
또한, 스퍼터장치(200)에 플라즈마 발생 수단(도시 생략)을 장착하여 박막 형성과 함께, 또는 박막 형성 전(전처리)에, 또는 박막 형성 후(후처리)에, 플라즈마 처리를 행할 수 있는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 스퍼터 수단(206)을 대신해서 다른 성막 수단을 사용하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
본 예에서는 진공 용기(202)의 횡측면 부분에 광학식 막두께계(1)로부터의 광섬유체(5)가 삽입되어 있다. 또한, 도면 중의 부호 「208」은 진공 용기(202)의 횡측면에 설치된 진공 실링부를 나타내고 있다.
투광기(3)로부터 출력된 출사광(L1)은 제1 광섬유(52) 속을 도광되어 광섬유체(5)의 단부(5a)로부터 모니터 기판 또는 실기판(S)을 향해서 조사된다. 모니터 기판 또는 실기판(S)에 조사된 출사광(L1)은 모니터 기판 또는 실기판(S)에서 반사되어 반사광(L2)이 되고, 이 반사광(L2)은 제2 광섬유(54) 속을 광섬유체(5)의 단부(5a)로부터 도광되어 수광기(7)로 유도된다.
이상과 같이, 상기 장치(100, 200)에 대해서 광학식 막두께계(1)가 장착됨으로써, 홀더(104, 204)에 장착된 모니터 기판 또는 실기판(S)의 막두께 등의 광학 특성을 성막 중에도 측정할 수 있다.
또한, 전술한 예에서는 광학식 막두께계로서 도 1에 나타내는 반사형 광학식 막두께계를 사용하는 경우를 예시하였지만, 도 1의 반사형을 대신하여, 예를 들면 도 7에 나타내는 구성의 투과형으로 하는 것도 가능하다. 도 7에서는 증착장치(100a)에 투과형 광학식 막두께계를 장착한 경우를 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 다른 예로서의 광학식 막두께계(1a)는 투과형 광학식 막두께계로서, 투광기(3)와, 투광 측의 제1 광섬유(52)와, 수광 측의 제2 광섬유(54)와, 수광기(7)를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다.
투광기(3)는 상기와 마찬가지로 LED 광원 투광기(30)(도 2 참조)로 구성되어 있다. 그 구성은 전술한 바와 같다.
제1 광섬유(52)는 일단이 투광기(3)에 접속되고, 제2 광섬유(54)는 일단이 수광기(7)에 접속되어 있다. 제1 광섬유(52)의 타단(52a)은 측정 대상인 모니터 기판 또는 실기판(S)(도 5, 6 참조. 이하 동일)을 향해서 배설되어 있다. 이것에 의해 모니터 기판 또는 실기판(S)을 향해서 출사광(L1)이 조사 가능하게 되어 있다. 제2 광섬유(54)의 타단(54a)은 모니터 기판 또는 실기판(S)을 투과한 투과광(L3)을 흡수할 수 있도록 배설되어 있다.
수광기(7)는 출사광(L1)에 기초하는 모니터 기판 또는 실기판(S)으로부터의 투과광(L3)을 제2 광섬유(54)를 매개로 수광하는 장치로서, 광검출 수단으로서의 분광기(도시 생략)를 구비하고 있어도 된다. 분광기에서는 수광기(7)에서 수광한 투과광(L3)의 수광 정보를 토대로 소정의 분석(투과광(L3)의 파장이나 투과율의 측정 등)이 행해지고, 이 분석 결과를 토대로 막두께계 제어용 PC(제어장치라고도 한다)(9)에 의해 광학 박막의 막두께나 광학 특성 등이 산출된다.
이 예에 있어서, 투광기(3)로부터 출사광(L1)이 출력되고, 투과광(L3)이 수광기(7)에 수광되기까지의 경로는 다음과 같다. 투광기(3)로부터 출력된 출사광(L1)은 제1 광섬유(52) 속을 일단으로부터 타단(52a)의 방향으로 도광되어, 그 타단(52a)으로부터 모니터 기판 또는 실기판(S)을 향해서 조사된다. 모니터 기판 또는 실기판(S)에 조사된 출사광(L1)은 모니터 기판 또는 실기판(S)을 투과하여 투과광(L3)이 되고, 이 투과광(L3)은 수광 측의 광섬유(54)의 타단(54a)으로부터 일단의 방향으로 도광되어 수광기(7)로 유도된다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 박막 형성장치의 일례로서의 증착장치(100b)에 대해서, 도 1의 반사형 광학식 막두께계(1)와 도 7의 투과형 광학식 막두께계(1a)의 쌍방을 장착하는 것도 가능하다. 또한, 이 예의 광학식 막두께계(1a)에서는 경면을 45도 경사지게 한 상태에서 배치되는 반사 미러를 매개로, 투광기(3)로부터 출력되는 출사광(L1)을 모니터 기판 또는 실기판(S)을 향해서 조사시키는 경우를 예시하고 있다. 이와 같이, 1개의 모니터 기판 또는 실기판(S)에 대해서 투과와 반사의 2종류의 광학식 막두께계(1, 1a)를 사용함으로써 박막을 성막할 때의 막두께의 제어 정밀도를 한층 더 높일 수 있다.
실시예
[실시예 1]
도 2의 LED 광원 투광기(30)를 포함하는 광학식 막두께계(1)를 준비하고, 투광기(30)의 구동 회로(356)만을 작동시켜서 제2 LED(35)를 점등시키고, 그 제2 LED(35)로부터의 입사광을 제2 콜리메이트 렌즈(352), 제2 간섭 필터(354), 다이크로익 필터(37, 38), 집광 렌즈(39)에 순차 투과시켜 출사광을 얻었다. 이 출사광을 사용하여 광학식 막두께계(1)의 수광부(7)에서 흡수 광량을 검출하였다.
또한, 투광기(30)의 제2 LED(35)로서 백색 LED(W-LED)를 사용하고, 또한 제2 간섭 필터(354)로서 520 ㎚ 부근의 빛에 대한 투과율이 95%이며, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것을 사용하였다. 이 간섭 필터의 반치 전폭(FWHM)은 10 ㎚였다.
도 5에 나타내는 증착장치(100)를 사용하여 막두께 제어의 검증을 행하였다. 검증 조건은 이하와 같았다.
·박막 조성：TiO2,
·박막의 굴절률：2.5095(520 ㎚),
·목표 물리 막두께：73.7 ㎚,
·개시 광량：15%.
그 결과, 이하의 결과가 얻어졌다. 또한, 「피크 광량」은 모니터 기판 상의 광학적 막두께가 λ/4의 지점에서의 광량을 의미하고, 「정지 광량」은 성막 종료시의 광량을 의미하며, 「막두께 에러」는 목표 막두께에 대한 실제 물리 막두께의 비율을 의미한다.
·피크 광량：71.6%,
·정지 광량：55.24%,
·얻어진 물리 막두께：73.7 ㎚,
·막두께 에러：0%.
또한, 본 예에 있어서 목표 물리 막두께 대로의 73.7 ㎚가 얻어졌다.
[실시예 2]
제2 간섭 필터(354)를 설치하지 않고, 또한 제2 LED(35)로서 green-LED(G-LED. 출력광의 스펙트럼의 반치 전폭은 50 ㎚)를 사용한 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 출사광을 얻고, 이 출사광을 사용하여 광학식 막두께계(1)의 수광부(7)에서 흡수 광량을 검출하였다.
실시예 1과 동일한 수법, 조건으로 막두께 제어의 검증을 행하였다. 그 결과, 이하의 결과가 얻어졌다.
·피크 광량：71.33%,
·정지 광량：55.24%,
·얻어진 물리 막두께：73.25 ㎚,
·막두께 에러：-0.61%.
또한, 본 예에 있어서 목표 물리 막두께보다 얇은 73.25 ㎚가 얻어졌다.
[실시예 3]
도 2의 LED 광원 투광기(30)를 포함하는 광학식 막두께계(1)를 준비하고, 투광기(30)의 구동 회로(366)만을 작동시켜서 제3 LED(36)를 점등시키고, 그 제3 LED(36)로부터의 입사광을 제2 콜리메이트 렌즈(362), 제2 간섭 필터(364), 다이크로익 필터(38), 집광 렌즈(39)에 순차 투과시켜 출사광을 얻었다. 이 출사광을 사용하여 광학식 막두께계(1)의 수광부(7)에서 흡수 광량을 검출하였다.
또한, 투광기(30)의 제3 LED(36)로서 백색 LED(W-LED)를 사용하고, 또한 제2 간섭 필터(364)로서 520 ㎚ 부근의 빛에 대한 투과율이 95%이며, 그 이외의 파장역의 빛에 대한 투과율이 0에 근사하는 투과 특성을 구비하는 것을 사용하였다. 이 간섭 필터의 반치 전폭(FWHM)은 10 ㎚였다.
도 5에 나타내는 증착장치(100)를 사용하여 막두께 제어의 검증을 행하였다. 검증 조건은 이하와 같았다.
·박막 조성：TiO2,
·박막의 굴절률：2.605(450 ㎚),
·목표 물리 막두께：36.53 ㎚,
·개시 광량：15%.
그 결과, 이하의 결과가 얻어졌다. 또한, 「피크 광량 없음」이란 모니터 기판 상의 광학적 막두께가 λ/4에 도달하지 않았기 때문이다.
·피크 광량：없음,
·정지 광량：72.94%,
·얻어진 물리 막두께：36.53 ㎚,
·막두께 에러：0%.
또한, 본 예에 있어서 목표 물리 막두께 대로의 36.53 ㎚가 얻어졌다.
[실시예 4]
제2 간섭 필터(364)를 설치하지 않고, 또한 제3 LED(36)로서 blue-LED(B-LED. 출력광의 스펙트럼의 반치 전폭은 50 ㎚)를 사용한 이외는 실시예 3과 동일한 조건으로 출사광을 얻고, 이 출사광을 사용하여 광학식 막두께계(1)의 수광부(7)에서 흡수 광량을 검출하였다.
실시예 3과 동일한 수법, 조건으로 막두께 제어의 검증을 행하였다. 그 결과, 이하의 결과가 얻어졌다.
·피크 광량：없음,
·정지 광량：72.94%,
·얻어진 물리 막두께：37.0 ㎚,
·막두께 에러：1.29%.
또한, 본 예에 있어서 목표 물리 막두께보다 두꺼운 37.0 ㎚가 얻어졌다.
[고찰]
실시예 1, 3에서는 목적으로 하는 박막(목표 물리 막두께)이 굴절률, 막두께 모두 설계값 대로 이상적으로 성막되는 것을 확인할 수 있었다(이론값과 거의 일치). 이것은 100% 광량에 대한 변화량이 큼, 즉 막두께 측정의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 것을 나타내고 있다. 이에 대해서, 실시예 2, 4에서는 막두께 에러가 크고(실시예 2：-0.61%, 실시예 4：1.29%), 설계값 대로의 박막이 성막되지 못한 것이 확인되었다. 이것은 100% 광량에 대한 변화량이 작음, 즉 막두께 측정의 제어 정밀도가 뒤떨어져 있는 것을 나타내고 있다. 제어 정밀도가 뒤떨어져 있으면, 모니터 막의 층수가 증가함에 따라 측정 막두께의 오차가 더욱 증가하는 경향이 있어, 성막한 적층막을 광학 박막으로 사용하는 것은 불가능하다. 이상으로부터, 본 발명의 일례인 실시예 1, 3의 유의성을 확인할 수 있었다.

Claims (12)

  1. 성막 중의 기판에 대해서 그 박막 형성면에 출사광을 조사하는 투광기와,
    그 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 상기 기판으로부터의 투과광 또는 반사광의 수광 정보를 토대로 그 시점에서의 상기 기판의 표면에 형성되어 있는 박막의 두께를 동정하는 수단을 구비한 광학식 막두께 측정장치의 상기 투광기에 사용하는 LED 광원장치에 있어서,
    구동전류가 수백 mA 이상이고, 또한 밴드폭이 20 nm 이내의 범위에서 출력 파워의 피크가 출현하는 출력 파장 특성을 갖는 파워 LED로 각각을 구성한 복수의 LED 발광원과,
    각 발광원의 하류 측에 배치되어 각 발광원으로부터의 입사광을 각각 콜리메이트하여 출사시키는 복수의 콜리메이트 수단과,
    각 콜리메이트 수단의 하류 측에 배치되어 입사광 중 특정 파장역 이상의 빛만을 투과, 반사, 또는 투과 및 반사하거나, 또는 특정 파장역 이하의 빛만을 투과, 반사, 또는 투과 및 반사하여 출사시키는 복수의 제1 필터 수단과,
    하류 측의 제1 필터 수단의 더욱 하류 측에 배치되어 각 제1 필터 수단으로부터의 입사광을 집광하여 출사시키는 집광 수단을 가지며,
    각 콜리메이트 수단의 하류 측이고, 또한 각 제1 필터 수단의 상류 측에, 각 콜리메이트 수단으로부터의 입사광 중 특정 범위의 파장만을 투과하여 출사시키는 제2 필터 수단을 배치하고, 그 제2 필터 수단은 각 제1 필터 수단으로의 출사광이 20 ㎚ 이하의 반치폭이 되는 광출력의 스펙트럼 분포를 갖는 것이 되도록 구성되어 있으며, 반치폭이 20 ㎚ 이하의 좁은 파장 밴드의 조사광을 집광 수단으로부터 상기 투광기로부터의 출사광으로서 출사시키도록 한 것을 특징으로 하는 LED 광원장치.
  2. 성막 중의 기판에 대해서 그 박막 형성면에 출사광을 조사하는 투광기와,
    그 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 상기 기판으로부터의 투과광 또는 반사광의 수광 정보를 토대로 그 시점에서의 상기 기판의 표면에 형성되어 있는 박막의 두께를 동정하는 수단을 구비한 광학식 막두께 측정장치의 상기 투광기에 사용하는 LED 광원장치에 있어서,
    구동전류가 수백 mA 이상이고, 또한 밴드폭이 20 nm 이내의 범위에서 출력 파워의 피크가 출현하는 출력 파장 특성을 갖는 파워 LED로 각각을 구성한 발광원으로서의 제1 LED, 제2 LED 및 제3 LED와,
    각 발광원의 하류 측에 배치되어 각 발광원으로부터의 입사광을 각각 콜리메이트하여 출사시키는 콜리메이트 수단으로서의 3개의 콜리메이트 렌즈와,
    각 콜리메이트 수단의 하류 측에 배치되어 입사광 중 특정 파장역 이상의 빛만을 투과, 반사, 또는 투과 및 반사하여 출사시키는 제1 필터 수단으로서의 제1 다이크로익 필터 및 그 필터보다도 하류 측에 배치되는 제2 다이크로익 필터와,
    제2 다이크로익 필터의 하류 측에 배치되어 그 필터로부터의 입사광을 집광하여 출사시키는 집광 수단으로서의 집광 렌즈를 가지며,
    제1 LED는 집광 렌즈에 대해서 소정 거리 떨어진 위치에 광축을 렌즈 중심에 맞춘 상태에서 설치되는 동시에, 제1 LED와 집광 렌즈 사이에는 양 다이크로익 필터가 각각 제1 LED의 광축에 대해서 경면을 45도 경사지게 한 상태에서 소정 간격을 두고 배치되고,
    제2 LED와 제3 LED는 각각 양 다이크로익 필터의 경면에 대해서 45도의 각도를 가지며, 또한 제1 LED의 광축에 직교하도록 광축을 맞춘 상태에서 설치되는 동시에, 제1 다이크로익 필터는 제1 LED와 제2 LED의 양 광축이 교차하는 위치에 설치되고, 제2 다이크로익 필터는 제1 LED와 제3 LED의 양 광축이 교차하는 위치에 설치되어 있으며,
    각 콜리메이트 렌즈의 하류 측이고, 또한 각 다이크로익 필터의 상류 측에, 각 콜리메이트 렌즈로부터의 입사광 중 특정 범위의 파장만을 투과하여 출사시키는 제2 필터 수단으로서의 제1 간섭 필터, 제2 간섭 필터 및 제3 간섭 필터를 배치하고, 그 각 간섭 필터는 양 다이크로익 필터로의 출사광이 20 ㎚ 이하의 반치폭이 되는 광출력의 스펙트럼 분포를 갖는 것이 되도록 구성되어 있으며, 반치폭이 20 ㎚ 이하의 좁은 파장 밴드의 조사광을 집광 렌즈로부터 상기 투광기로부터의 출사광으로서 출사시키도록 한 것을 특징으로 하는 LED 광원장치.
  3. 성막 중의 기판에 대해서 그 박막 형성면에 출사광을 조사하는 투광기와,
    그 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 상기 기판으로부터의 투과광 또는 반사광의 수광 정보를 토대로 그 시점에서의 상기 기판의 표면에 형성되어 있는 박막의 두께를 동정하는 수단을 구비한 광학식 막두께 측정장치에 있어서,
    상기 투광기는 제1항에 기재된 LED 광원장치로 구성되어 있고, 그 LED 광원장치의 상기 집광 수단으로부터의 출사광을 상기 투광기로부터 조사되는 출사광으로 사용하는 것으로 한 막두께 측정장치.
  4. 성막 중의 기판에 대해서 그 박막 형성면에 출사광을 조사하는 투광기와,
    그 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 상기 기판으로부터의 투과광 또는 반사광의 수광 정보를 토대로 그 시점에서의 상기 기판의 표면에 형성되어 있는 박막의 두께를 동정하는 수단을 구비한 광학식 막두께 측정장치에 있어서,
    상기 투광기는 제2항에 기재된 LED 광원장치로 구성되어 있고, 그 LED 광원장치의 상기 집광 수단으로부터의 출사광을 상기 투광기로부터 조사되는 출사광으로 사용하는 것으로 한 막두께 측정장치.
  5. 진공 용기 내에 배설(配設)된 회전 가능한 돔형상의 기판 홀더와,
    상기 진공 용기 내에서 상기 기판 홀더에 대향하여 배치된 성막 수단과,
    기판을 유지시킨 상태에서 상기 기판 홀더를 작동시키면서 상기 성막 수단을 작동시키는 것에 의한, 상기 기판으로의 성막 중에 작동시키는 막두께 측정 수단을 갖는 박막 형성장치에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단은 제3항에 기재된 막두께 측정장치로 구성되어 있고,
    회전 중의 상기 기판 홀더에 유지되는 상기 기판으로부터의 상기 막두께 측정장치의 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 투과광 또는 반사광이 목표 막두께와 연관된 소정 광량에 도달했을 때에 상기 성막 수단의 작동을 정지하도록 한 박막 형성장치.
  6. 진공 용기 내에 배설된 회전 가능한 돔형상의 기판 홀더와,
    상기 진공 용기 내에서 상기 기판 홀더에 대향하여 배치된 성막 수단과,
    기판을 유지시킨 상태에서 상기 기판 홀더를 작동시키면서 상기 성막 수단을 작동시키는 것에 의한, 상기 기판으로의 성막 중에 작동시키는 막두께 측정 수단을 갖는 박막 형성장치에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단은 제4항에 기재된 막두께 측정장치로 구성되어 있고,
    회전 중의 상기 기판 홀더에 유지되는 상기 기판으로부터의 상기 막두께 측정장치의 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 투과광 또는 반사광이 목표 막두께와 연관된 소정 광량에 도달했을 때에 상기 성막 수단의 작동을 정지하도록 한 박막 형성장치.
  7. 진공 용기 내에 배설된 회전 가능한 원통형상의 기판 홀더와,
    상기 진공 용기 내에서 상기 기판 홀더의 외측에 배설된 스퍼터 수단과,
    기판을 유지시킨 상태에서 상기 기판 홀더를 작동시키면서 상기 스퍼터 수단을 작동시키는 것에 의한, 상기 기판으로의 성막 중에 작동시키는 막두께 측정 수단을 갖는 박막 형성장치에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단은 제3항에 기재된 막두께 측정장치로 구성되어 있고,
    회전 중의 상기 기판 홀더에 유지되는 상기 기판으로부터의 상기 막두께 측정장치의 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 투과광 또는 반사광이 목표 막두께와 연관된 소정 광량에 도달했을 때에 상기 스퍼터 수단의 작동을 정지하도록 한 박막 형성장치.
  8. 진공 용기 내에 배설된 회전 가능한 원통형상의 기판 홀더와,
    상기 진공 용기 내에서 상기 기판 홀더의 외측에 배설된 스퍼터 수단과,
    기판을 유지시킨 상태에서 상기 기판 홀더를 작동시키면서 상기 스퍼터 수단을 작동시키는 것에 의한, 상기 기판으로의 성막 중에 작동시키는 막두께 측정 수단을 갖는 박막 형성장치에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단은 제4항에 기재된 막두께 측정장치로 구성되어 있고,
    회전 중의 상기 기판 홀더에 유지되는 상기 기판으로부터의 상기 막두께 측정장치의 투광기로부터 조사되는 출사광에 기초하는 투과광 또는 반사광이 목표 막두께와 연관된 소정 광량에 도달했을 때에 상기 스퍼터 수단의 작동을 정지하도록 한 박막 형성장치.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단으로서 투과형과 반사형 2종류의 막두께 측정장치를 사용하고, 그 2종류의 막두께 측정장치를 모두 제3항에 기재된 막두께 측정장치로 구성하도록 한 박막 형성장치.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단으로서 투과형과 반사형 2종류의 막두께 측정장치를 사용하고, 그 2종류의 막두께 측정장치를 모두 제4항에 기재된 막두께 측정장치로 구성하도록 한 박막 형성장치.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단으로서 투과형과 반사형 2종류의 막두께 측정장치를 사용하고, 그 2종류의 막두께 측정장치를 모두 제3항에 기재된 막두께 측정장치로 구성하도록 한 박막 형성장치.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 막두께 측정 수단으로서 투과형과 반사형 2종류의 막두께 측정장치를 사용하고, 그 2종류의 막두께 측정장치를 모두 제4항에 기재된 막두께 측정장치로 구성하도록 한 박막 형성장치.
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