WO2013128537A1 - Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置 - Google Patents

Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013128537A1
WO2013128537A1 PCT/JP2012/054719 JP2012054719W WO2013128537A1 WO 2013128537 A1 WO2013128537 A1 WO 2013128537A1 JP 2012054719 W JP2012054719 W JP 2012054719W WO 2013128537 A1 WO2013128537 A1 WO 2013128537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
led
film thickness
filter
substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/054719
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
旭陽 佐井
陽平 日向
芳幸 大瀧
充祐 宮内
亦周 長江
Original Assignee
株式会社シンクロン
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 株式会社シンクロン filed Critical 株式会社シンクロン
Priority to JP2012521822A priority Critical patent/JP5265050B1/ja
Priority to PCT/JP2012/054719 priority patent/WO2013128537A1/ja
Priority to KR1020137018132A priority patent/KR101693397B1/ko
Priority to CN201280069673.1A priority patent/CN104169676B/zh
Priority to TW101110998A priority patent/TWI515407B/zh
Publication of WO2013128537A1 publication Critical patent/WO2013128537A1/ja
Priority to HK15104930.8A priority patent/HK1204491A1/xx

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • G01B11/0633—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection using one or more discrete wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material

Definitions

  • the present invention relates to an LED light source device particularly suitable for use in a projector used in an optical thin film thickness measuring device, a film thickness measuring device including the light source device as a projector, and a thin film formation incorporating the film thickness measuring device. Relating to the device.
  • Patent Document 1 As a light source device for irradiating a target film thickness measurement substrate with light distributed in a predetermined wavelength region, a device using a plurality of light emitting diodes (LEDs) as its light source is known (Patent Document 1). As a light source device used for observation or inspection, a device using a plurality of LEDs is known (Patent Document 2). In both of the LED light source devices of Patent Documents 1 and 2, a dichroic filter is disposed as an optical filter on the downstream side of a plurality of LEDs.
  • LEDs light emitting diodes
  • the conventional LED light source device uses only a dichroic filter as an optical filter, the wavelength band of light emitted from the light source device is wide. Specifically, the full width at half maximum (FWHM) of the irradiation light was as wide as more than 20 nm.
  • the film thickness is indispensable for highly accurate film thickness control of the optical thin film, and a film thickness measuring apparatus used for film thickness control has been proposed.
  • the film thickness here shows the film thickness of an optical thin film, and is a value depending on a physical film thickness and a refractive index.
  • an LED light source device that can increase the amount of light change when used for film thickness measurement, a film thickness measurement device with improved control accuracy, and a thin film using the film thickness measurement device Forming apparatus.
  • the inventors have a narrow control wavelength range, specifically, a half-value width of about 20 nm. It has been found that if the light source device is configured so as to be able to irradiate light having a narrow wavelength band as described below, the amount of change in the amount of light when the light source device is used for film thickness measurement can be increased. It has also been found that the control accuracy of the optical film thickness can be improved by configuring the film thickness measuring device using such a specific LED light source device.
  • an LED light source device (30) having a predetermined configuration includes a plurality of LED light sources (34 to 36) and a plurality of collimator means (collimator means) arranged on the downstream side of each light source to collimate and emit incident light from each light source. 342, 352, 362) and downstream of each collimating means, and transmits and / or reflects only light of a specific wavelength range or more, or transmits only light of a specific wavelength range or less.
  • Special out of light Range characterized only in that a second filter means for transmitting to the exit (344,354,364) wavelengths.
  • a film thickness measuring device (1) having a predetermined configuration is provided.
  • the film thickness measurement device (1) irradiates light from the projector (3) as emitted light (L1) onto the thin film surface of the substrate (S) on which the thin film is formed, and from the substrate based on the emitted light.
  • the projector is constituted by the LED light source device (30), and the light condensing means (39)
  • the outgoing light (L1) from the projector is used as the light from the projector (3).
  • a thin film forming apparatus (100) having a predetermined configuration includes a rotatable dome-shaped substrate holder (104) disposed in a vacuum vessel (102), and a film forming means (facing the substrate holder in the vacuum vessel). 106) and film thickness measuring means for measuring the film thickness of the thin film deposited on the substrate by irradiating the substrate (S) held by the substrate holder with the film thickness measuring means. It is characterized by comprising a measuring device (1).
  • a thin film forming apparatus (200) having a predetermined configuration includes a rotatable substantially cylindrical substrate holder (204) disposed in a vacuum vessel (202) and sputtering means (external to the substrate holder in the vacuum vessel). 206) and film thickness measuring means for measuring the film thickness of the thin film deposited on the substrate by irradiating the substrate (S) held by the substrate holder with the film thickness measuring means. It is characterized by comprising a measuring device (1).
  • each of the plurality of collimating means disposed on the downstream side of each of the plurality of LED light sources, and the incident light having a specific wavelength range or more or a specific wavelength range or less. Since the second filter means for transmitting only a specific range of wavelengths of the incident light from each collimating means is disposed upstream of the plurality of first filter means for transmitting only the light, the wavelength of the emitted light from the light source device The band (half width) can be narrowed. As a result, when the LED light source device is used in a projector of a film thickness measuring device, the amount of change in transmittance or reflectance (amount of change in light amount) can be increased, and the film thickness control accuracy can be increased. Become.
  • the projector is configured by the LED device, the light beam having a narrow wavelength band can be emitted from the projector on the thin film surface of the substrate to be measured. Control accuracy is increased.
  • the film thickness control accuracy can be increased when forming the thin film.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an optical film thickness meter which is an example of a film thickness measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a system configuration diagram showing an LED light source projector that is an example of the LED light source device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a spectrum distribution diagram showing transmission characteristics of outgoing light from each interference filter and transmission characteristics of outgoing light of a dichroic filter arranged on the downstream side of each interference filter used in the LED light source projector of FIG. . 4 is used for the LED light source projector of FIG. 2, when the same power is applied to each LED, and when different power adjusted for each LED is applied, each interference filter and each dichroic filter are transmitted, It is a figure which shows the intensity
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an optical film thickness meter which is an example of a film thickness measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a system configuration diagram showing an LED light source projector that is an example of the LED
  • FIG. 5 is a schematic configuration explanatory view when a vapor deposition apparatus provided with a dome-shaped holder, which is an example of a thin film forming apparatus according to the present invention, is viewed from the front.
  • FIG. 6 is a schematic configuration explanatory diagram when a sputtering apparatus provided with a rotating drum holder, which is an example of a thin film forming apparatus according to the present invention, is viewed in plan view.
  • FIG. 7 is a system configuration diagram showing an optical film thickness meter which is another example of the film thickness measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is an image diagram showing a case where both the reflective film thickness meter of FIG. 1 and the transmissive film thickness meter of FIG. 7 are incorporated into the vapor deposition apparatus shown in FIG.
  • second dichroic filter (first filter means), 39 ... condensing lens (condensing means), S ... monitor substrate or actual substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a, 100b ... Deposition apparatus (thin film formation apparatus), 102 ... Vacuum container, 104 ... Rotary holder, 106 ... Film forming means, 108 ... Vacuum seal part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 ... Sputtering apparatus (thin film forming apparatus), 202 ... Vacuum container, 204 ... Rotating drum type holder, 206 ... Sputtering means, 208 ... Vacuum seal part.
  • an optical film thickness meter 1 of this example is a reflective optical film thickness meter, and includes a projector 3, an optical fiber body 5, and a light receiver 7 as main components. I have.
  • the projector 3 is an apparatus that outputs emitted light (also referred to as measurement light) L1 used for measurement.
  • the projector 3 includes an LED light source projector 30 (see FIG. 2) that is an example of the LED light source device according to the present invention. The details will be described later. Electric power is supplied to the projector 3 from a power source (not shown), and the measuring light L1 having an arbitrary wavelength is output to one end of a first optical fiber 52 described later.
  • the optical fiber body 5 is composed of a two-branch bundle fiber composed of a first optical fiber 52 on the light projecting side and a second optical fiber 54 on the light receiving side, and is grouped in a two-branch flexible tube made of stainless steel.
  • One end of the first optical fiber 52 is connected to the projector 3, and one end of the second optical fiber 54 is connected to the light receiver 7.
  • the other ends 52a, 54a of the first optical fiber 52 and the second optical fiber 54 are combined into one bundle to form an optical fiber body end portion 5a, and the end portion 5a is a monitor substrate or an actual substrate to be measured. It is arranged toward S (see FIGS. 5 and 6; the same applies hereinafter).
  • the outgoing light L1 emitted from the optical fiber body end portion 5a has a circular cross section with a diameter of about 5 to 6 mm.
  • the light receiver 7 is a device that receives the reflected light L2 from the monitor substrate or the actual substrate S based on the emitted light L1 through the second optical fiber 54, and includes a spectroscope (not shown) as light detection means. May be.
  • a spectroscope (not shown) as light detection means. May be.
  • a predetermined analysis (measurement of the wavelength and reflectance of the reflected light L2) is performed based on the light reception information of the reflected light L2 received by the light receiver 7, and the film thickness meter control is performed based on the analysis result.
  • a PC also referred to as a control device
  • the route from the light projector 3 to the output light L1 and the reflected light L2 received by the light receiver 7 is as follows.
  • the outgoing light L1 output from the projector 3 is guided through the first optical fiber 52 from one end to the other end 52a, and is irradiated from the optical fiber body end portion 5a toward the monitor substrate or the actual substrate S.
  • the emitted light L1 applied to the monitor substrate or the actual substrate S is reflected by the surface of the monitor substrate or the actual substrate S to become reflected light L2, and this reflected light L2 reaches the optical fiber body end 5a.
  • only the measurement light (reflected light L ⁇ b> 2) from the monitor substrate or the actual substrate S is guided in the direction from the other end 54 a of the light receiving side optical fiber 54 to the light receiving device 7.
  • the monitor substrate S or the actual substrate S as a film formation target, it is preferable to use a member formed of a material such as glass.
  • a plate-shaped substrate is used as the monitor substrate or the actual substrate S, but the shape is not limited to such a plate-shaped substrate.
  • the shape which can form a thin film on the surface for example, shapes, such as a lens shape, cylindrical shape, and a ring shape, may be sufficient.
  • the glass material is a material formed of silicon dioxide (SiO 2 ), and specifically includes quartz glass, soda-lime glass, borosilicate glass, and the like.
  • the material of the monitor substrate or the actual substrate S is not limited to glass, and may be a plastic resin or the like.
  • plastic resins include polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, nylon, polycarbonate-polyethylene terephthalate copolymer, polycarbonate-polybutylene terephthalate copolymer, acrylic, polystyrene, polyethylene.
  • the LED light source projector 30 of this example has a housing 32.
  • a plurality of collimating means for collimating and emitting emitted light having a certain spread from each light emitting source, and incident light (transmitted light) from each collimating means A plurality of second filter means that transmits and emits only a wavelength in a specific range, and transmits light in a specific wavelength range or more out of light emitted from each second filter means (transmitted light), or less than a specific wavelength range
  • Each is fixedly placed in place
  • One end of the first optical fiber 52 (see also FIG. 1) is connected to the housing 32, and the output of the emitted light L1 (see FIG. 1) from the condensing means is received at the one end.
  • a shutter mechanism (not shown) may be provided on the downstream side of a condensing lens (described later) as a condensing means in the housing 32.
  • the shutter mechanism in this case can be composed of, for example, a stepping motor as a drive source, a rotary shielding plate, a position detector, and the like.
  • the shielding plate includes, for example, a shielding portion that blocks light emitted from the condenser lens, and a cutout portion that allows the emitted light to pass to the first optical fiber 52 side, and the first light is rotated by rotating the shielding plate. It can be configured to send a periodic pulsed light beam to the fiber 52 side.
  • the stepping motor can be configured, for example, to receive a control signal from the control device 9 (see FIG. 1) and rotate the shielding plate at a predetermined rotational speed.
  • three light emitting diodes (LEDs) 34 to 36 having different output wavelength characteristics are used as a plurality of light emitting sources.
  • LEDs light emitting diodes
  • This power LED is advantageous in terms of light quantity, thermal stability, and the like as compared with a bullet-type LED.
  • the reason why the number of light emitting sources is set to “plurality” in the present invention is to eliminate the case where only one LED is used, and it is needless to say that the number of light emitting sources is not limited to three in this example.
  • a power LED (R-LED) for red light emission is used as the first LED 34
  • a power LED (G-LED) for green light emission is used as the second LED 35
  • a power LED (B-LED) for blue light emission is used as the third LED 36.
  • R-LED red light emission
  • G-LED green light emission
  • B-LED blue light emission
  • a light source having an output wavelength characteristic in which an output power peak appears in the vicinity of 620 to 640 nm (preferably 630 nm) is used for the first LED 34, and an output in the vicinity of 510 to 530 nm (preferably 520 nm) is used for the second LED 35.
  • a light source having an output wavelength characteristic in which a power peak appears is used, and a light source having an output wavelength characteristic in which an output power peak appears in the vicinity of 440 to 460 nm (preferably 450 nm) is used for the third LED 36.
  • at least one of the LEDs 34 to 36 may be replaced with a white light emitting power LED (W-LED) in addition to the single color LED as an LED as a light source.
  • W-LED white light emitting power LED
  • the W-LED for example, an LED chip obtained by applying a resin mold to which a fluorescent paint is added is exemplified.
  • a light source having an output wavelength characteristic that is distributed in a wavelength range of about 420 to 700 nm and has a first peak near 470 nm and a second peak near 560 nm is used. it can.
  • Examples of the plurality of collimating means include collimating lenses (plano-convex lenses, achromatic lenses) 342, 352, 362, and the like.
  • Examples of the plurality of first filter means include dichroic filters (long-pass filters or short-pass filters) 37 and 38.
  • As the first dichroic filter 37 a filter having transmission characteristics such that the transmittance with respect to light of 520 nm or less approximates to 0 and the transmittance with respect to light in a wavelength region of 600 nm or later approximates to 100 is used.
  • the second dichroic filter 38 disposed on the downstream side of the first dichroic filter 37 has a transmission characteristic in which the transmittance for light before 450 nm is close to 0 and the transmittance for light in the wavelength region after 600 nm is close to 100. What comprises is used.
  • An example of the condensing means is a condensing lens 39.
  • the first LED 34 as the R-LED is installed in the housing 32 at a position separated from the condenser lens 39 by a predetermined distance with the optical axis aligned with the lens center.
  • Dichroic filters 37 and 38 are arranged between the first LED 34 and the condenser lens 39 at a predetermined interval with the mirror surface inclined by 45 degrees with respect to the optical axis of the first LED 34.
  • the second LED 35 as the G-LED and the third LED 36 as the B-LED have an angle of 45 degrees with respect to the mirror surface of the dichroic filters 37 and 38, and the light from the first LED 34. It is installed with the optical axis aligned so as to be orthogonal to the axis.
  • the first dichroic filter 37 is installed at a position where the optical axes of the first LED 34 and the second LED 35 intersect.
  • the second dichroic filter 38 is installed at a position where the optical axes of the first LED 34 and the third LED 36 intersect.
  • the interference filter (BPF) 344, 354, 364 is exemplified as the plurality of second filter means.
  • a color dispersion element can be used instead of the BPF (band pass filter).
  • This example is characterized in that such second filter means is arranged on the downstream side of each collimating means and on the upstream side of each first filter means.
  • the second filter means is preferably configured so that the light emitted to the downstream first filter means has a light output spectral distribution having a half width of 20 nm or less (preferably about 15 nm or less). .
  • the emitted light L1 having a narrow wavelength band can be emitted from the condenser lens 39, which can contribute to the improvement of the control accuracy of the optical film thickness by the film thickness meter 1.
  • the full width at half maximum is the wavelength width at which the relative radiation intensity is 50% of the peak value in the spectral distribution of light output.
  • FWHM Full Width at Half Maximum
  • HWHM Half Width at Half Maximum
  • the amount of change in reflectance (the amount of light change in this example) becomes small.
  • the control accuracy when controlling the optical film thickness is lowered.
  • the half-value width of the emitted light to a narrow range of 20 nm or less, the amount of light quantity change during film thickness control can be increased, and finally the control accuracy can be improved.
  • the transmittance with respect to light in the vicinity of 620 to 640 nm approximates to 100, and the transmittance with respect to light in other wavelength ranges approximates to 0.
  • the second interference filter 354 corresponding to the second LED 35 has a transmission characteristic in which the transmittance with respect to light in the vicinity of 510 to 530 nm (preferably 520 nm) approximates to 100 and the transmittance with respect to light in other wavelength regions approximates to zero. What comprises is used.
  • the third interference filter 364 corresponding to the third LED 36 has a transmission characteristic in which the transmittance with respect to light in the vicinity of 440 to 460 nm (preferably 450 nm) approximates to 100 and the transmittance with respect to light in other wavelength regions approximates to zero. What comprises is used.
  • the output characteristics of the replaced W-LED as an interference filter corresponding to the replaced W-LED Accordingly, an interference filter is configured with the same purpose as in the case of the monochromatic LED.
  • FIG. 3 shows the transmission characteristics of the outgoing light from the interference filters 344, 354, and 364 used in this example, and the transmission of the outgoing light from the dichroic filters 37 and 38 disposed downstream of the interference filters 344, 354, and 364. It is a spectrum distribution figure which shows a characteristic.
  • the light transmitted through the second interference filter 354 has a transmittance of about 100 to 530 nm (preferably 520 nm) near 100, and other wavelengths. It has a transmission characteristic in which the transmittance with respect to the light in the region is close to 0, is reflected by the dichroic filter 37, and passes through the next dichroic filter 38 and is guided to the condenser lens 39.
  • the light transmitted through the third interference filter 364 has a transmittance close to 100 for light in the vicinity of 440 to 460 nm (preferably 450 nm), and other wavelengths. It has a transmission characteristic in which the transmittance for light in the region approximates to 0, and is reflected by the dichroic filter 38 and guided to the condenser lens 39.
  • each of the LEDs 34 to 36 in this example drive circuits 346, 356, and 366 for individually controlling output power are incorporated, and control of each circuit 346, 356, and 366 is controlled by the control device 9 (FIG. 1). It is preferable to execute in response to a command from The control device 9 can individually adjust the output levels from the LEDs 34 to 36 by individually controlling the circuits 346, 356, and 366. As a result, it is possible to make the relative sensitivity (intensity) of the emitted light of each wavelength from each LED 34 to 36 variable by changing the value of the current flowing through each LED 34 to 36.
  • the interference filters 344, 354, and 364 are used for the LED light source projector 30 of FIG. 2, and when the same power is applied to the LEDs 34 to 36 and when different power adjusted for each of the LEDs 34 to 36 is applied, the interference filters 344, 354, and 364 are used.
  • the intensity characteristics of the emitted light from the LEDs 34 to 36 that have been transmitted through the dichroic filters 37 and 38 are shown.
  • FIG. 4 by adjusting the relative sensitivities of the emitted light of each wavelength (in FIG. 4, the output sensitivities from all LEDs 34 to 36 are set to 100), gain adjustment is performed during actual film thickness control, Since the adjustment is almost the same, the electric noise is also almost the same level, and it is considered that the control accuracy of the film thickness is finally improved.
  • the relative sensitivities of the emitted lights of the respective wavelengths from the LEDs 34 to 36 are not uniform, for example, at the actual light quantity level, the emitted light from the first LED 34 is 18%, the emitted light from the second LED 35 is 28%,
  • the degree of gain adjustment at the time of film thickness control is different for each, resulting in the resulting electrical Noise level is different.
  • the gain adjustment degree in the light emitted from the first LED 34 is large, and noise is easily generated here. The generation of such noise results in poor film thickness control accuracy.
  • the LED light source projector 30 of the present example is provided on the downstream side of the plurality of collimating lenses 342, 352, and 362 arranged on the downstream side of the plurality of LEDs 34 to 36, and on the plurality of dichroic filters 37. , 38 are arranged upstream of the interference filters 344, 354, 364, and the incident light from each of the collimating lenses 342, 352, 362 has a wavelength within a specific range, specifically, the half-value width is 20 nm or less. Only the incident light can be transmitted and incident on the condenser lens 39. As a result, when film thickness control is performed using the film thickness meter 1 including the projector 30, the amount of change in light amount can be increased, and the control accuracy of the film thickness can be increased.
  • a vapor deposition apparatus 100 as an example of a thin film forming apparatus includes a rotary holder 104 disposed in a vacuum vessel 102 and a film forming unit provided on the lower side facing the rotary holder 104. 106.
  • the vacuum vessel 102 is a hollow body made of stainless steel, which is usually used in a known thin film forming apparatus, and has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the rotation holder 104 is formed in a substantially dome shape, and is disposed in the vacuum vessel 102 with the rotation axis directed in the vertical direction, and has a function as a substrate holding means.
  • An opening portion (not shown) of a predetermined size is provided on the substrate holding surface of the rotary holder 104, and a monitor substrate or an actual substrate S is attached thereto via a mounting jig (not shown) during film formation.
  • the film forming means 106 is installed at a position facing the rotary holder 104 on the lower side of the vacuum vessel 102.
  • a sputtering source including a target, an electrode, and a power source may be used as the film forming unit 106.
  • the optical fiber body 5 from the optical film thickness meter 1 is inserted into the upper side surface portion of the vacuum vessel 102.
  • symbol "108" in a figure has shown the vacuum seal part provided in the upper surface of the vacuum vessel 102.
  • the outgoing light L1 output from the projector 3 is guided through the first optical fiber 52 and irradiated from the end 5a of the optical fiber body 5 toward the monitor substrate or the actual substrate S.
  • the emitted light L1 irradiated to the monitor substrate or the actual substrate S is reflected by the monitor substrate or the actual substrate S to be reflected light L2, and this reflected light L2 is guided through the second optical fiber 54 from the end 5a of the optical fiber body 5.
  • Light is guided to the light receiver 7.
  • a sputtering apparatus 200 as an example of a thin film forming apparatus is an apparatus that performs magnetron sputtering, and a rotary drum holder 204 as a substrate holder to which a vacuum vessel 202 and a monitor substrate or an actual substrate S are attached. And a sputtering means 206 provided facing the outside of the rotary drum holder 204, and a sputtering gas supply means (not shown).
  • the vacuum vessel 202 is a hollow body having a substantially rectangular parallelepiped shape made of stainless steel, which is usually used in a known thin film forming apparatus, like the vessel 102 of FIG.
  • Rotating drum type holder 204 is formed in a substantially cylindrical shape, and is arranged with the rotating shaft directed in the vertical direction of vacuum vessel 202.
  • the rotating drum holder 204 has a function as a holding means for the monitor substrate or the actual substrate S.
  • the monitor substrate or the actual substrate S has a substrate holder (not shown) or the like on the outer peripheral surface of the rotating drum holder 204.
  • the holder 204 may be formed in a hollow prism shape.
  • Sputtering means 206 includes a pair of targets, a pair of magnetron sputtering electrodes that hold the targets, and a power supply device (both not shown).
  • the target has a flat plate shape and is installed so that the longitudinal direction of the target is parallel to the rotation axis of the rotary drum holder 204.
  • a sputtering gas supply means (not shown) for supplying a sputtering gas such as argon is provided around the sputtering means 206.
  • niobium atoms and niobium particles are film raw material (vapor deposition material) that is a raw material of the thin film, and adhere to the surface of the monitor substrate or the actual substrate S to form a thin film.
  • the sputtering apparatus 200 when the rotating drum type holder 204 rotates, the actual substrate and the monitor substrate or the actual substrate S held on the outer peripheral surface of the rotating drum type holder 204 revolve, and two positions facing the sputtering means 206 are obtained. Will move repeatedly. Then, as the monitor substrate or the actual substrate S and the actual substrate revolve in this manner, the sputtering process by the sputtering means 206 is sequentially repeated, and a thin film is formed on each surface of the monitor substrate or the actual substrate S and the actual substrate. Is done.
  • a plasma generating means (not shown) is attached to the sputtering apparatus 200 so that plasma processing can be performed together with thin film formation, before thin film formation (pre-processing), or after thin film formation (post-processing). You can also. Further, instead of the sputtering unit 206, another film forming unit may be used.
  • the optical fiber body 5 from the optical film thickness meter 1 is inserted into the lateral side surface portion of the vacuum vessel 202.
  • reference numeral “208” in the drawing indicates a vacuum seal portion provided on the side surface of the vacuum vessel 202.
  • the outgoing light L1 output from the projector 3 is guided through the first optical fiber 52 and irradiated from the end 5a of the optical fiber body 5 toward the monitor substrate or the actual substrate S.
  • the emitted light L1 irradiated to the monitor substrate or the actual substrate S is reflected by the monitor substrate or the actual substrate S to be reflected light L2, and this reflected light L2 is guided through the second optical fiber 54 from the end 5a of the optical fiber body 5.
  • Light is guided to the light receiver 7.
  • the optical film thickness meter 1 As described above, by attaching the optical film thickness meter 1 to the devices 100 and 200, the optical characteristics such as the film thickness of the monitor substrate or the actual substrate S attached to the holders 104 and 204 are measured even during film formation. Can do.
  • FIG. 7 shows a case where a transmission type optical film thickness meter is attached to the vapor deposition apparatus 100a.
  • an optical film thickness meter 1a as another example is a transmissive optical film thickness meter, and includes a projector 3, a first optical fiber 52 on the light projecting side, and a first optical fiber 52 on the light receiving side.
  • Two optical fibers 54 and a light receiver 7 are provided as main components.
  • the projector 3 is composed of the LED light source projector 30 (see FIG. 2) as described above.
  • the configuration is as described above.
  • One end of the first optical fiber 52 is connected to the projector 3, and one end of the second optical fiber 54 is connected to the light receiver 7.
  • the other end 52a of the first optical fiber 52 is disposed toward the monitor substrate or the actual substrate S (see FIGS. 5 and 6; the same applies hereinafter) that is the measurement target. Thereby, the emitted light L1 can be irradiated toward the monitor substrate or the actual substrate S.
  • the other end 54a of the second optical fiber 54 is arranged so that the transmitted light L3 transmitted through the monitor substrate or the actual substrate S can be taken in.
  • the light receiver 7 is a device that receives the transmitted light L3 from the monitor substrate or the actual substrate S based on the emitted light L1 through the second optical fiber 54, and includes a spectroscope (not shown) as light detection means. May be.
  • a spectroscope (not shown) as light detection means. May be.
  • a predetermined analysis (measurement of the wavelength and transmittance of the transmitted light L3, etc.) is performed based on the received light information of the transmitted light L3 received by the light receiver 7, and the film thickness meter control is performed based on the analysis result.
  • a PC also referred to as a control device
  • the path from the output light L1 output from the projector 3 until the transmitted light L3 is received by the light receiver 7 is as follows.
  • the outgoing light L1 output from the projector 3 is guided through the first optical fiber 52 from one end to the other end 52a, and irradiated from the other end 52a toward the monitor substrate or the actual substrate S.
  • the emitted light L1 applied to the monitor substrate or actual substrate S is transmitted through the monitor substrate or actual substrate S to become transmitted light L3.
  • This transmitted light L3 is directed from the other end 54a of the light receiving side optical fiber 54 to one end.
  • the reflection type optical film thickness meter 1 of FIG. 1 and the transmission type optical film thickness meter 1a of FIG. Both can be attached.
  • the emitted light L1 output from the projector 3 is directed toward the monitor substrate or the actual substrate S through the reflection mirror disposed with the mirror surface inclined by 45 degrees. The case where it irradiates is illustrated.
  • the control accuracy of the film thickness when forming a thin film can be improved. It can be further increased.
  • Example 1 The optical film thickness meter 1 including the LED light source projector 30 of FIG. 2 is prepared, only the drive circuit 356 of the projector 30 is operated, the second LED 35 is turned on, and the incident light from the second LED 35 is transmitted to the second collimating lens 352.
  • the second interference filter 354, the dichroic filters 37 and 38, and the condenser lens 39 were sequentially transmitted to obtain outgoing light. Using this emitted light, the light quantity received by the light receiving portion 7 of the optical film thickness meter 1 was detected.
  • a white LED (W-LED) is used as the second LED 35 of the projector 30, and the transmittance for light near 520 nm is 95% as the second interference filter 354, and the transmittance for light in other wavelength regions is 0%.
  • the one having transmission characteristics approximating to the above is used.
  • the full width at half maximum (FWHM) of this interference filter was 10 nm.
  • the film thickness control was verified using the vapor deposition apparatus 100 shown in FIG.
  • the verification conditions were as follows.
  • “Peak light amount” means the light amount at the point where the optical film thickness on the monitor substrate is ⁇ / 4
  • stop light amount means the light amount at the end of film formation
  • film thickness error is the target. It means the ratio of actual physical film thickness to film thickness.
  • -Peak light intensity 71.6%
  • -Stop light quantity 55.24%
  • -Obtained physical film thickness 73.7 nm
  • -Film thickness error 0%. In this example, 73.7 nm as the target physical film thickness was obtained.
  • Example 2 The second interference filter 354 was not installed, and the emitted light was obtained under the same conditions as in Example 1 except that a green LED (G-LED. The full width at half maximum of the output light spectrum was 50 nm) was used as the second LED 35. The amount of light taken in was detected by the light receiving unit 7 of the optical film thickness meter 1 using the emitted light.
  • G-LED green LED
  • the film thickness control was verified using the same method and conditions as in Example 1. As a result, the following results were obtained. -Peak light intensity: 71.33% -Stop light quantity: 55.24%, -Obtained physical film thickness: 73.25 nm, -Thickness error: 0.61%. In this example, 73.25 nm thinner than the target physical film thickness was obtained.
  • Example 3 The optical film thickness meter 1 including the LED light source projector 30 of FIG. 2 is prepared, only the driving circuit 366 of the projector 30 is operated to turn on the third LED 36, and the incident light from the third LED 36 is converted into the second collimating lens 362, The second interference filter 364, the dichroic filter 38, and the condensing lens 39 were sequentially transmitted to obtain outgoing light. Using this emitted light, the light quantity received by the light receiving portion 7 of the optical film thickness meter 1 was detected. Note that a white LED (W-LED) is used as the third LED 36 of the projector 30, and the transmittance for light near 520 nm is 95% as the second interference filter 364, and the transmittance for light in other wavelength regions is 0%. The one having transmission characteristics approximating to the above is used. The full width at half maximum (FWHM) of this interference filter was 10 nm.
  • FWHM full width at half maximum
  • the film thickness control was verified using the vapor deposition apparatus 100 shown in FIG.
  • the verification conditions were as follows.
  • Example 4 The second interference filter 364 was not installed, and the emitted light was obtained under the same conditions as in Example 3 except that a blue-LED (B-LED. The full width at half maximum of the output light spectrum was 50 nm) was used as the third LED 36. The amount of light taken in was detected by the light receiving unit 7 of the optical film thickness meter 1 using the emitted light.
  • B-LED blue-LED
  • Example 1 and 3 it was confirmed that the target thin film (target physical film thickness) was ideally formed as designed values for both the refractive index and the film thickness (substantially coincident with the theoretical value). This indicates that the amount of change with respect to 100% light quantity is large, that is, the control accuracy of film thickness measurement can be improved.
  • the film thickness error was large (Example 2: -0.61%, Example 4: 1.29%), and it was confirmed that a thin film as designed could not be formed. It was done. This indicates that the amount of change with respect to 100% light quantity is small, that is, the control accuracy of film thickness measurement is poor. If the control accuracy is inferior, the error in the measured film thickness tends to increase as the number of monitor films increases, and the deposited film cannot be used for the optical thin film. From the above, the significance of Examples 1 and 3 as an example of the present invention was confirmed.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

複数のＬＥＤ発光源（３４～３６）と、各発光源の下流側に配置され、各発光源からの入射光をそれぞれコリメートして出射させる複数のコリメート手段（３４２，３５２，３６２）と、各コリメート手段の下流側に配置され、入射光のうち特定波長域以上の光のみを透過及び/又は反射し、あるいは特定波長域以下の光のみを透過及び/又は反射して出射させる複数の第１フィルタ手段（３７，３８）と、第１フィルタ手段（３８）のさらに下流側に配置され、各第１フィルタ手段からの入射光を集光して出射させる集光手段（３９）と、さらに、各コリメート手段（３４２，３５２，３６２）の下流側で、かつ各第１フィルタ手段（３７，３８）の上流側に、各コリメート手段からの入射光のうち特定範囲の波長だけを透過して出射させる第２フィルタ手段（３４４，３５４，３６４）と、が配置された光量変化量を大きくできる膜厚測定用のＬＥＤ光源装置３０を提供する。

Description

ＬＥＤ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置
　この発明は、特に光学薄膜の膜厚測定装置で使用する投光器への使用に適したＬＥＤ光源装置と、該光源装置を投光器として含む膜厚測定装置と、該膜厚測定装置を組み込んだ薄膜形成装置とに関する。
　膜厚測定の対象基板に所定の波長域に分布する光を照射するための光源装置として、その発光源として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたものが知られている（特許文献１）。また観察や検査などに用いる光源装置としても、複数のＬＥＤを用いたものが知られている（特許文献２）。特許文献１，２のＬＥＤ光源装置は、ともに、複数のＬＥＤの下流側に、光学フィルターとしてダイクロイックフィルターを配置したものである。
特開２００２－８１９１０号公報 特開２００６－１３９０４４号公報
　しかしながら、上記従前のＬＥＤ光源装置では、ダイクロイックフィルターのみを光学フィルターとして使用していたので、該光源装置からの照射光の波長バンドが広かった。具体的には、その照射光の半値幅（ＦＷＨＭ）が２０ｎｍ超と広いものであった。
　ところで、光学デバイスに対する制御精度の向上のために、光学薄膜の膜厚精度を高めることが望まれている。光学薄膜の高精度な膜厚制御には該膜厚の測定が不可欠であり、膜厚制御に用いられる膜厚測定装置が提案されている。膜厚測定には応答性などの点で優れる光学式膜厚計を使用することが望まれる。なお、ここでいう膜厚は光学薄膜の膜厚を示し、物理的な膜厚と屈折率に依存する値である。このような光学膜厚の測定に、上記半値幅が広い照射光を用いた場合、光量変化量が小さく、従って光学膜厚を制御することが難しく、制御精度が低下することがあった。
　本発明の一側面では、膜厚測定に使用したときの光量変化量を大きくすることができるＬＥＤ光源装置と、制御精度が高められた膜厚測定装置と、該膜厚測定装置を使用した薄膜形成装置とを提供する。
　本発明者らは、光学薄膜の測定や膜厚制御に適した、膜厚測定装置に用いるＬＥＤ光源装置について鋭意検討を重ねた結果、制御波長域が狭く、具体的には半値幅が２０ｎｍ程度以下と狭い波長バンドの照射光を照射可能となるように光源装置を構成するようにすれば、その光源装置を膜厚測定に使用したときの光量変化量を大きくすることができることを見出した。またこうした特定のＬＥＤ光源装置を用いて膜厚測定装置を構成することにより、光学膜厚の制御精度が高められることも見出した。
　なお、以下では、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
　本発明によれば、所定構成のＬＥＤ光源装置（３０）が提供される。このＬＥＤ光源装置（３０）は、複数のＬＥＤ発光源（３４～３６）と、各発光源の下流側に配置され、各発光源からの入射光をそれぞれコリメートして出射させる複数のコリメート手段（３４２，３５２，３６２）と、各コリメート手段の下流側に配置され、入射光のうち特定波長域以上の光のみを透過及び/又は反射し、あるいは特定波長域以下の光のみを透過及び/又は反射して出射させる複数の第１フィルタ手段（３７，３８）と、下流側の第１フィルタ手段（３８）のさらに下流側に配置され、各第１フィルタ手段からの入射光を集光して出射させる集光手段（３９）とを有し、各コリメート手段（３４２，３５２，３６２）の下流側で、かつ各第１フィルタ手段（３７，３８）の上流側に、各コリメート手段からの入射光のうち特定範囲の波長だけを透過して出射させる第２フィルタ手段（３４４，３５４，３６４）を配置したことを特徴とする。
　また本発明によれば、所定構成の膜厚測定装置（１）が提供される。この膜厚測定装置（１）は、薄膜が形成された基板（Ｓ）の前記薄膜面に投光器（３）からの光を出射光（Ｌ１）として照射するとともに、該出射光に基づく前記基板からの反射光（Ｌ２）の受光情報に基づいて前記薄膜の厚みを同定する光学式の膜厚測定装置であり、前記投光器を前記ＬＥＤ光源装置（３０）で構成し、前記集光手段（３９）からの出射光（Ｌ１）を前記投光器（３）からの光に用いることを特徴とする。
　また本発明によれば、所定構成の薄膜形成装置（１００）が提供される。この薄膜形成装置（１００）は、真空容器（１０２）内に配設された回転可能なドーム状の基板ホルダ（１０４）と、真空容器内で基板ホルダに対向して配置された成膜手段（１０６）と、基板ホルダに保持される基板（Ｓ）に光を照射して前記基板に堆積した薄膜の膜厚測定を行う膜厚測定手段とを有し、この膜厚測定手段を前記膜厚測定装置（１）で構成したことを特徴とする。
　また本発明によれば、所定構成の薄膜形成装置（２００）が提供される。この薄膜形成装置（２００）は、真空容器（２０２）内に配設された回転可能な略円筒状の基板ホルダ（２０４）と、真空容器内で基板ホルダの外側に配設されたスパッタ手段（２０６）と、基板ホルダに保持される基板（Ｓ）に光を照射して前記基板に堆積した薄膜の膜厚測定を行う膜厚測定手段とを有し、この膜厚測定手段を前記膜厚測定装置（１）で構成したことを特徴とする。
　本発明に係るＬＥＤ光源装置によれば、複数の各ＬＥＤ発光源の下流側に配置された複数のコリメート手段のそれぞれの下流側で、かつ入射光のうち特定波長域以上あるいは特定波長域以下の光のみを透過させる複数の第１フィルタ手段の上流側に、各コリメート手段からの入射光のうち特定範囲の波長だけを透過させる第２フィルタ手段を配置したので、光源装置からの出射光の波長バンド（半値幅）を狭くすることができる。その結果、該ＬＥＤ光源装置を膜厚測定装置の投光器に使用した場合、透過率又は反射率の変化量（光量変化量）を大きくすることができ、膜厚の制御精度を高めることが可能となる。
　本発明に係る膜厚測定装置によれば、投光器を上記ＬＥＤ装置で構成しているので、測定対象の基板の薄膜面に波長バンドが狭い出射光を投光器から照射することができ、膜厚の制御精度が高められる。
　本発明に係る薄膜形成装置によれば、上記膜厚測定装置を備えているので、薄膜の成膜に際し、膜厚の制御精度を高めることができる。
図１は本発明に係る膜厚測定装置の一例である光学式膜厚計を示すシステム構成図である。 図２は本発明に係るＬＥＤ光源装置の一例であるＬＥＤ光源投光器を示すシステム構成図である。 図３は図２のＬＥＤ光源投光器に用いた、各干渉フィルタからの出射光の透過特性と、各干渉フィルタの下流側に配置されるダイクロイックフィルタの出射光の透過特性を示すスペクトル分布図である。 図４は図２のＬＥＤ光源投光器に用い、各ＬＥＤに同一電力をかけた場合と、各ＬＥＤごとに調整した異なる電力をかけたときの、各干渉フィルタと各ダイクロイックフィルタを透過させた、各ＬＥＤからの出射光の強度特性を示す図である。 図５は本発明に係る薄膜形成装置の一例である、ドーム式ホルダを備えた蒸着装置を正面視したときの概略構成説明図である。 図６は本発明に係る薄膜形成装置の一例である、回転ドラム式ホルダを備えたスパッタ装置を平面視したときの概略構成説明図である。 図７は本発明に係る膜厚測定装置の他の例である光学式膜厚計を示すシステム構成図である。 図８は図５に示す蒸着装置に対して図１の反射型膜厚計と図７の透過型膜厚計の双方を組み込んだ場合を示すイメージ図である。
　１，１ａ…光学式膜厚計（膜厚測定装置）、３…投光器、５…光ファイバ体（導光手段）、５２…第１光ファイバ、５４…第２光ファイバ、７…受光器、９…制御装置、
　３０…ＬＥＤ光源投光器（ＬＥＤ光源装置）、３２…筐体、３４～３６…第１ＬＥＤ～第３ＬＥＤ（発光源）、３４２，３５２，３６２…第１コリメートレンズ～第３コリメートレンズ（コリーメート手段）、３４４，３５４，３６４…第１干渉フィルタ～第３干渉フィルタ（第２フィルタ手段）、３４６，３５６，３６６…第１駆動回路～第３駆動回路、３７…第１ダイクロイックフィルタ（第１フィルタ手段）、３８…第２ダイクロイックフィルタ（第１フィルタ手段）、３９…集光レンズ（集光手段）、Ｓ…モニタ基板又は実基板、
　１００，１００ａ，１００ｂ…蒸着装置（薄膜形成装置）、１０２…真空容器、１０４…回転ホルダ、１０６…成膜手段、１０８…真空シール部、
　２００…スパッタ装置（薄膜形成装置）、２０２…真空容器、２０４…回転ドラム式ホルダ、２０６…スパッタ手段、２０８…真空シール部。
　以下に、上記発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　まず、本発明に係る膜厚測定装置の一例である光学式膜厚計の構成例を説明する。
　図１に示すように、本例の光学式膜厚計１は、反射型の光学式膜厚計であって、投光器３と、光ファイバ体５と、受光器７とを主な構成要素として備えている。
　投光器３は、測定に用いる出射光（測定光ともいう。）Ｌ１を出力する装置であり、本例では、本発明に係るＬＥＤ光源装置の一例であるＬＥＤ光源投光器３０（図２参照）で構成してあるが、その詳細は後述する。投光器３には電源（図示省略）から電力が供給され、任意の波長を有する測定光Ｌ１を後述の第１光ファイバ５２の一端に出力するように構成されている。
　光ファイバ体５は、投光側の第１光ファイバ５２と受光側の第２光ファイバ５４からなる二分岐のバンドルファイバから構成され、ステンレス製の二分岐のフレキシブルチューブ内にまとめられている。第１光ファイバ５２は一端が投光器３に接続され、第２光ファイバ５４は一端が受光器７に接続されている。第１光ファイバ５２及び第２光ファイバ５４の両他端５２ａ，５４ａは１つの束にまとめられて光ファイバ体端部５ａを構成し、該端部５ａは測定対象であるモニタ基板又は実基板Ｓ（図５，６参照。以下同じ）に向けて配設されている。光ファイバ体端部５ａから照射される出射光Ｌ１は、直径５～６ｍｍ程度の円形断面とされている。
　受光器７は、出射光Ｌ１に基づくモニタ基板又は実基板Ｓからの反射光Ｌ２を第２光ファイバ５４を介して受光する装置であり、光検出手段としての分光器（図示省略）を備えていてもよい。分光器では、受光器７で受光した反射光Ｌ２の受光情報に基づいて所定の分析（反射光Ｌ２の波長や反射率の測定など）が行われ、この分析結果に基づいて膜厚計制御用ＰＣ（制御装置ともいう）９により光学薄膜の膜厚や光学特性などが算出される。
　本例において、投光器３から出射光Ｌ１が出力され、反射光Ｌ２が受光器７に受光されるまでの経路は次のとおりである。投光器３から出力された出射光Ｌ１は第１光ファイバ５２中を一端から他端５２ａの方向へ導光し、光ファイバ体端部５ａからモニタ基板又は実基板Ｓに向けて照射される。モニタ基板又は実基板Ｓに照射された出射光Ｌ１は、モニタ基板又は実基板Ｓの表面で反射され反射光Ｌ２となり、この反射光Ｌ２は光ファイバ体端部５ａに至る。そして、モニタ基板又は実基板Ｓ側からの測定光（反射光Ｌ２）のみが受光側の光ファイバ５４の他端５４ａから一端の方向へ導光し、受光器７へ導かれる。
　モニタ基板Ｓ、又は、成膜対象としての実基板Ｓとしては、ガラス等の材料で形成された部材を用いると好適である。本例では、モニタ基板又は実基板Ｓとして板状のものを用いているが、その形状としてはこのような板状のものに限定されない。また、表面に薄膜を形成できる他の形状、例えばレンズ形状、円筒状、円環状といった形状であってもよい。ここで、ガラス材料とは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成された材料であり、具体的には、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。
また、モニタ基板又は実基板Ｓの材料はガラスに限定されず、プラスチック樹脂などであってもよい。プラスチック樹脂の例としては、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体、ナイロン、ポリカーボネート－ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカーボネート－ポリブチレンテレフタレート共重合体、アクリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンからなる群より選択される樹脂材料、またはこれらの材料とガラス繊維及び／またはカーボン繊維との混合物などが挙げられる。
　図２に示すように、本例のＬＥＤ光源投光器３０は筐体３２を有する。筐体３２内には、複数の発光源と、各発光源からのある広がりを持つ出射光をそれぞれコリメートして出射させる複数のコリメート手段と、各コリメート手段からの入射光（透過光）のうち特定範囲の波長だけを透過して出射させる複数の第２フィルタ手段と、各第２フィルタ手段からの出射光（透過光）のうち特定波長域以上の光を透過し、あるいは特定波長域以下の光を透過して出射させる複数の第１フィルタ手段と、下流側の第１フィルタ手段からの出射光（透過光と反射光の双方を含む）を集光して出射させる集光手段とが、それぞれ所定位置に固定配置してある　
　筐体３２には第１光ファイバ５２（図１も参照）の一端が接続してあり、該一端では集光手段からの出射光Ｌ１（図１参照）の出力が受け入れられる。なお、筐体３２内の、集光手段としての集光レンズ（後述）の下流側に、シャッタ機構（図示省略）が備えてあってもよい。この場合のシャッタ機構は、例えば、駆動源としてのステッピングモータと、回転式の遮蔽板と、位置検出器等で構成することができる。遮蔽板は、例えば、集光レンズからの出射光を遮る遮蔽部と、該出射光を第１光ファイバ５２側へ通過させる切欠部とで構成され、遮蔽板が回転することにより、第１光ファイバ５２側へ周期的なパルス状の光束を送出するように構成することができる。ステッピングモータは、例えば、制御装置９（図１参照）から制御信号を受けて、遮蔽板を所定の回転速度で回転させるように構成することができる。
　本例では、複数の発光源として、出力波長の特性が異なる３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）３４～３６を用いている。特に、数百ｍＡ以上の電流を流すパワーＬＥＤを用いることが好ましい。このパワーＬＥＤは、砲弾型ＬＥＤと比較して光量や熱安定性などの点で有利である。なお本発明で発光源の個数を「複数」としたのは、ＬＥＤを１個しか用いない場合を排除するためであり、本例の３個に限定する趣旨でないことはもちろんである。
　本例では、第１ＬＥＤ３４として赤色発光用のパワーＬＥＤ（Ｒ－ＬＥＤ）を用い、第２ＬＥＤ３５として緑色発光用のパワーＬＥＤ（Ｇ－ＬＥＤ）を用い、第３ＬＥＤ３６として青色発光用のパワーＬＥＤ（Ｂ－ＬＥＤ）を用いる場合を例示する。
　本例では、第１ＬＥＤ３４には６２０～６４０ｎｍ（好ましくは６３０ｎｍ）付近に出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有する光源が用いられ、第２ＬＥＤ３５には５１０～５３０ｎｍ（好ましくは５２０ｎｍ）付近に出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有する光源が用いられ、第３ＬＥＤ３６には４４０～４６０ｎｍ（好ましくは４５０ｎｍ）付近に出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有する光源が用いられる。ただし本発明では、発光源としてのＬＥＤとして、上記単色ＬＥＤの他に、ＬＥＤ３４～３６の少なくとも１つを白色発光用のパワーＬＥＤ（Ｗ－ＬＥＤ）で置き換えてもよい。Ｗ－ＬＥＤとしては、例えば、ＬＥＤチップに蛍光塗料を添加した樹脂モールドを施したものなどが例示される。この種のＷ－ＬＥＤには約４２０～７００ｎｍの波長域に分布し、かつ４７０ｎｍ付近に第１のピークが、５６０ｎｍ付近に第２のピークが出現する出力波長特性を具備する光源を用いることができる。
　複数のコリメート手段としては、コリメートレンズ（平凸レンズ、アクロマートレンズなど）３４２，３５２，３６２などが挙げられる。
　複数の第１フィルタ手段としては、ダイクロイックフィルタ（ロングパスフィルタあるいはショートパスフィルタ）３７，３８などが挙げられる。第１ダイクロイックフィルタ３７には５２０ｎｍ以前の光に対する透過率が０に近似し、かつ６００ｎｍ以降の波長域の光に対する透過率が１００に近似する透過特性を具備するものが用いられる。第１ダイクロイックフィルタ３７の下流側に配置される第２ダイクロイックフィルタ３８には４５０ｎｍ以前の光に対する透過率が０に近似し、かつ６００ｎｍ以降の波長域の光に対する透過率が１００に近似する透過特性を具備するものが用いられる。
　集光手段としては、集光レンズ３９などが挙げられる。
　本例において、Ｒ－ＬＥＤとしての第１ＬＥＤ３４は、筐体３２内で、集光レンズ３９に対して所定距離、離間した位置に、光軸をレンズ中心に合わせた状態で設置される。この第１ＬＥＤ３４と集光レンズ３９との間には、ダイクロイックフィルタ３７，３８が、それぞれ第１ＬＥＤ３４の光軸に対し鏡面を４５度傾斜させた状態で所定間隔を隔てて配置してある。これに対し、Ｇ－ＬＥＤとしての第２ＬＥＤ３５と、Ｂ－ＬＥＤとしての第３ＬＥＤ３６の、両ＬＥＤ３５，３６は、それぞれダイクロイックフィルタ３７，３８の鏡面に対し４５度の角度を持ち、かつ第１ＬＥＤ３４の光軸に直交するように光軸を合わせた状態で設置される。
　第１ダイクロイックフィルタ３７は、第１ＬＥＤ３４と第２ＬＥＤ３５との両光軸が交差する位置に設置される。第２ダイクロイックフィルタ３８は、第１ＬＥＤ３４と第３ＬＥＤ３６との両光軸が交差する位置に設置される。
　複数の第２フィルタ手段としては、干渉フィルタ（ＢＰＦ）３４４，３５４，３６４が例示される。なお、上記ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）に代え、色分散素子を用いることもできる。本例では、こうした第２フィルタ手段を、各コリメート手段の下流側で、かつ各第１フィルタ手段の上流側に配置した点が特徴である。特に第２フィルタ手段として、下流側の第１フィルタ手段への出射光が２０ｎｍ以下（好ましくは１５ｎｍ程度以下）の半値幅となる光出力のスペクトル分布を持つこととなるように構成することが好ましい。
　こうすることで、波長バンドが狭い出射光Ｌ１を集光レンズ３９から出射させることができ、膜厚計１による光学膜厚の制御精度の向上に寄与することができる。
　本発明において半値幅とは、光出力のスペクトル分布において、相対放射強度がピーク値の５０％になる波長幅のことである。なお、スペクトル線のプロフィルにおいて、その極大値の１／２強度の２点間の間隔を半値全幅(ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum)、その半分を半値半幅(ＨＷＨＭ：Half Width at Half Maximum)というが、本発明において半値幅とは前者を意味するものとする。
　半値幅が広い第２フィルタ手段からの出射光を光学膜厚の測定に用いた場合、反射率の変化量（本例での光量変化量）が小さくなる。光量変化量が小さいと、光学膜厚を制御する場合の制御精度が低下する。これに対し、出射光の半値幅を２０ｎｍ以下と狭い範囲に調整することで、膜厚制御時の光量変化量を大きくでき、最終的に制御精度を高めることができる。
　本例では、第１ＬＥＤ３４に対応する第１干渉フィルタ３４４として、６２０～６４０ｎｍ（好ましくは６３０ｎｍ）付近の光に対する透過率が１００に近似し、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備するものが用いられる。第２ＬＥＤ３５に対応する第２干渉フィルタ３５４としては、５１０～５３０ｎｍ（好ましくは５２０ｎｍ）付近の光に対する透過率が１００に近似し、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備するものが用いられる。第３ＬＥＤ３６に対応する第３干渉フィルタ３６４としては、４４０～４６０ｎｍ（好ましくは４５０ｎｍ）付近の光に対する透過率が１００に近似し、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備するものが用いられる。なお、発光源として、上記単色ＬＥＤ（ＬＥＤ３４～３６）の少なくとも１つをＷ－ＬＥＤで置き換えた場合、その置き換えたＷ－ＬＥＤに対応する干渉フィルタとして、その置き換えたＷ－ＬＥＤが持つ出力特性に合わせ、上記単色ＬＥＤにおける場合と同様の趣旨で、干渉フィルタを構成するようにする。
　図３は本例で用いた、干渉フィルタ３４４，３５４，３６４からの出射光の透過特性と、干渉フィルタ３４４，３５４，３６４の下流側に配置されるダイクロイックフィルタ３７，３８からの出射光の透過特性を示すスペクトル分布図である。
　本例においては、いずれにしても図３に示すように、単色ＬＥＤや白色ＬＥＤの別を問わず、第１ＬＥＤ３４の位置におけるＬＥＤからの出射光のうち、第１干渉フィルタ３４４を通過した出射光は６２０～６４０ｎｍ（好ましくは６３０ｎｍ）付近の光に対する透過率が１００に近似し、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備し、しかもダイクロイックフィルタ３７，３８を順次透過して集光レンズ３９に導かれる。
　第２ＬＥＤ３５の位置におけるＬＥＤからの出射光のうち、第２干渉フィルタ３５４を通過した出射光については、５１０～５３０ｎｍ（好ましくは５２０ｎｍ）付近の光に対する透過率が１００に近似し、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備し、ダイクロイックフィルタ３７で反射する一方で、次のダイクロイックフィルタ３８を透過して集光レンズ３９に導かれる。
　第３ＬＥＤ３６の位置におけるＬＥＤからの出射光のうち、第３干渉フィルタ３６４を通過した出射光については、４４０～４６０ｎｍ（好ましくは４５０ｎｍ）付近の光に対する透過率が１００に近似し、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備し、ダイクロイックフィルタ３８で反射して集光レンズ３９に導かれる。
　なお、各ダイクロイックフィルタ３７，３８を透過または反射して、集光レンズ３９以外の方向に導かれた光は、光吸収体（図示省略）により吸収される。
　図２に戻る。本例の各ＬＥＤ３４～３６には、それぞれ、出力パワーを個別に制御するための駆動回路３４６，３５６，３６６が組み込まれており、各回路３４６，３５６，３６６の制御を制御装置９（図１も参照）からの指令に応じて実行することが好ましい。制御装置９は、該回路３４６，３５６，３６６を個別に制御することにより各ＬＥＤ３４～３６からの出力レベルを個別に調整することができる。これにより、各ＬＥＤ３４～３６が流す電流値を可変させて、各ＬＥＤ３４～３６からの各波長の出射光の相対感度（強度）を揃えることが可能となる。
　図４は図２のＬＥＤ光源投光器３０に用い、各ＬＥＤ３４～３６に同一電力をかけた場合と、各ＬＥＤ３４～３６ごとに調整した異なる電力をかけたときの、各干渉フィルタ３４４，３５４，３６４と各ダイクロイックフィルタ３７，３８を透過させた、各ＬＥＤ３４～３６からの出射光の強度特性を示している。
　図４に示すように、各波長の出射光の相対感度を揃える（図４では全ＬＥＤ３４～３６からの出力感度を１００に揃えている）ことで、実際の膜厚制御時にゲイン調整を行い、その調整がほぼ同じになるので、電気的ノイズもほぼ同じレベルとなり、最終的には膜厚の制御精度が向上するものと考えられる。なお、図４における、各回路３４６，３５６，３６６がを介した電力調整比は、第１ＬＥＤ３４：第２ＬＥＤ３５：第３ＬＥＤ３６＝１：３：５．１である。
　これに対し、各ＬＥＤ３４～３６からの各波長の出射光の相対感度を揃えなかった場合、例えば実光量レベルで、第１ＬＥＤ３４からの出射光が１８％、第２ＬＥＤ３５からの出射光が２８％、第３ＬＥＤ３６からの出射光が８０％の場合であって、これを膜厚制御時にそれぞれ９０％にして利用する場合、膜厚制御時のゲイン調整の度合いがそれぞれで異なり、その結果、生じる電気的ノイズレベルが異なってくる。この例の場合、第１ＬＥＤ３４からの出射光でのゲイン調整度合いが大きく、ここでノイズが生じやすくなる。こうしたノイズが生ずることで、膜厚の制御精度が劣ることとなる。
　以上説明したように、本例のＬＥＤ光源投光器３０は、複数の各ＬＥＤ３４～３６の下流側に配置された複数のコリメートレンズ３４２，３５２，３６２のそれぞれの下流側で、かつ複数のダイクロイックフィルタ３７，３８の上流側に、干渉フィルタ３４４，３５４，３６４を配置し、各コリメートレンズ３４２，３５２，３６２からの入射光のうち特定範囲の波長だけ、具体的には半値幅が２０ｎｍ以下となる出射光だけを透過させ、集光レンズ３９に入射させることができる。その結果、投光器３０を含む膜厚計１を使用して膜厚制御を行う場合、光量変化量を大きくすることができ、膜厚の制御精度を高めることができる。
　次に、本例の光学式膜厚計１の、薄膜形成装置への取り付け例を説明する。
　図５に示すように、薄膜形成装置の一例としての蒸着装置１００は、真空容器１０２内に配設された回転ホルダ１０４と、該回転ホルダ１０４と対向して下方側に設けられた成膜手段１０６とを有する。
　真空容器１０２は、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、ほぼ直方体形状をした中空体である。
　回転ホルダ１０４は、略ドーム状に形成され、回転軸を上下方向に向けて真空容器１０２内に配置され、基板保持手段としての機能を有している。回転ホルダ１０４の基板保持面には所定サイズの開口部（図示省略）が設けられており、成膜の際、ここに取り付け治具（図示省略）を介してモニタ基板又は実基板Ｓが装着される。
　成膜手段１０６は、真空容器１０２の下方側の回転ホルダ１０４に対向した位置に設置されており、例えば、るつぼに入れた蒸着物質と、蒸着物質を加熱するための電子ビーム源、抵抗加熱源または高周波コイルなどで構成されている。なお、成膜手段１０６として、ターゲットと電極と電源とで構成されるスパッタ源を用いてもよい。
　本例では、真空容器１０２の上側面部分に、光学式膜厚計１からの光ファイバ体５が挿入されている。なお、図中の符号「１０８」は真空容器１０２の上側面に設けられた真空シール部を示している。
　投光器３から出力された出射光Ｌ１は第１光ファイバ５２中を導光し、光ファイバ体５の端部５ａからモニタ基板又は実基板Ｓに向けて照射される。モニタ基板又は実基板Ｓに照射された出射光Ｌ１はモニタ基板又は実基板Ｓで反射され反射光Ｌ２となり、この反射光Ｌ２は第２光ファイバ５４中を光ファイバ体５の端部５ａから導光し、受光器７へ導かれる。
　図６に示すように、薄膜形成装置の一例としてのスパッタ装置２００は、マグネトロンスパッタを行う装置であり、真空容器２０２と、モニタ基板又は実基板Ｓが取り付けられる基板ホルダとしての回転ドラム式ホルダ２０４と、回転ドラム式ホルダ２０４の外側に対向して設けられたスパッタ手段２０６と、スパッタガス供給手段（図示省略）とを有する。
　真空容器２０２は、上記図５の容器１０２と同様に、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、ほぼ直方体形状をした中空体である。
　回転ドラム式ホルダ２０４は、略円筒状に形成され、回転軸を真空容器２０２の上下方向に向けて配置されている。回転ドラム式ホルダ２０４は、モニタ基板又は実基板Ｓの保持手段としての機能を有しており、モニタ基板又は実基板Ｓはこの回転ドラム式ホルダ２０４の外周面に基板ホルダ（図示省略）などを介して並べて取り付けられる。なお、ホルダ２０４は、中空角柱状に形成されてもよい。
　スパッタ手段２０６は、一対のターゲットと、ターゲットを保持する一対のマグネトロンスパッタ電極と、電源装置と（いずれも図示省略）、により構成される。ターゲットの形状は平板状であり、ターゲットの長手方向が回転ドラム式ホルダ２０４の回転軸線と平行になるように設置されている。
　スパッタ手段２０６の周辺にはアルゴン等のスパッタガスを供給するスパッタガス供給手段（図示省略）が設けられている。ターゲットの周辺が不活性ガス雰囲気になった状態で、マグネトロンスパッタ電極に電源から交流電圧が印加されると、ターゲット周辺のスパッタガスの一部は電子を放出してイオン化する。このイオンが加速され、ターゲットに衝突することでターゲットの表面の原子や粒子（ターゲットがニオブの場合はニオブ原子やニオブ粒子）が叩き出される。このニオブ原子やニオブ粒子は薄膜の原料である膜原料物質（蒸着物質）であり、モニタ基板又は実基板Ｓの表面に付着して薄膜が形成される。
　スパッタ装置２００では、回転ドラム式ホルダ２０４が回転すると、回転ドラム式ホルダ２０４の外周面に保持された実基板及びモニタ基板又は実基板Ｓが公転して、スパッタ手段２０６に面する２カ所の位置を繰り返し移動することになる。そして、このようにモニタ基板又は実基板Ｓ及び実基板が公転することで、スパッタ手段２０６でのスパッタ処理が順次繰り返し行われて、モニタ基板又は実基板Ｓ及び実基板の各表面に薄膜が形成される。
　なお、スパッタ装置２００にプラズマ発生手段（図示省略）を取り付け、薄膜形成とともに、あるいは薄膜形成の前（前処理）に、あるいは薄膜形成の後（後処理）に、プラズマ処理が行える構成とすることもできる。また、スパッタ手段２０６に代えて他の成膜手段を用いる構成とすることもできる。
　本例では、真空容器２０２の横側面部分に、光学式膜厚計１からの光ファイバ体５が挿入されている。なお、図中の符号「２０８」は真空容器２０２の横側面に設けられた真空シール部を示している。
　投光器３から出力された出射光Ｌ１は第１光ファイバ５２中を導光し、光ファイバ体５の端部５ａからモニタ基板又は実基板Ｓに向けて照射される。モニタ基板又は実基板Ｓに照射された出射光Ｌ１はモニタ基板又は実基板Ｓで反射され反射光Ｌ２となり、この反射光Ｌ２は第２光ファイバ５４中を光ファイバ体５の端部５ａから導光し、受光器７へ導かれる。
　以上のように、上記装置１００，２００に対し光学式膜厚計１が取り付けられることによって、ホルダ１０４，２０４に取り付けられたモニタ基板又は実基板Ｓの膜厚などの光学特性を成膜中でも測定をすることができる。
　なお、上述した例では、光学式膜厚計として図１に示す反射型の光学式膜厚計を用いる場合を例示したが、図１の反射型に代えて、例えば図７に示す構成の透過型とすることもできる。図７では蒸着装置１００ａに透過型の光学式膜厚計を取り付けた場合を示している。図７に示すように、他の例としての光学式膜厚計１ａは透過型の光学式膜厚計であって、投光器３と、投光側の第１光ファイバ５２と、受光側の第２光ファイバ５４と、受光器７とを主な構成要素として備えている。
　投光器３は、上記同様に、ＬＥＤ光源投光器３０（図２参照）で構成してある。その構成は上述したとおりである。
　第１光ファイバ５２は一端が投光器３に接続され、第２光ファイバ５４は一端が受光器７に接続されている。第１光ファイバ５２の他端５２ａは測定対象であるモニタ基板又は実基板Ｓ（図５，６参照。以下同じ）に向けて配設されている。これによりモニタ基板又は実基板Ｓへ向けて出射光Ｌ１が照射可能となっている。第２光ファイバ５４の他端５４ａはモニタ基板又は実基板Ｓを透過した透過光Ｌ３を取り込むことができるように配設されている。
　受光器７は、出射光Ｌ１に基づくモニタ基板又は実基板Ｓからの透過光Ｌ３を第２光ファイバ５４を介して受光する装置であり、光検出手段としての分光器（図示省略）を備えていてもよい。分光器では、受光器７で受光した透過光Ｌ３の受光情報に基づいて所定の分析（透過光Ｌ３の波長や透過率の測定など）が行われ、この分析結果に基づいて膜厚計制御用ＰＣ（制御装置ともいう）９により光学薄膜の膜厚や光学特性などが算出される。
　この例において、投光器３から出射光Ｌ１が出力され、透過光Ｌ３が受光器７に受光されるまでの経路は次のとおりである。投光器３から出力された出射光Ｌ１は第１光ファイバ５２中を一端から他端５２ａの方向へ導光し、該他端５２ａからモニタ基板又は実基板Ｓに向けて照射される。モニタ基板又は実基板Ｓに照射された出射光Ｌ１は、モニタ基板又は実基板Ｓを透過して、透過光Ｌ３となり、この透過光Ｌ３は受光側の光ファイバ５４の他端５４ａから一端の方向へ導光し、受光器７へ導かれる。
　なお、図８に示すように、薄膜形成装置の一例としての蒸着装置１００ｂに対し、図１の反射型の光学式膜厚計１と、図７の透過型の光学式膜厚計１ａとの双方を取り付けることもできる。なお、この例の光学式膜厚計１ａでは、鏡面を４５度傾斜させた状態で配置される反射ミラーを介して、投光器３から出力される出射光Ｌ１をモニタ基板又は実基板Ｓに向けて照射させる場合を例示している。このように、１つのモニタ基板又は実基板Ｓに対して、透過と反射の２種類の光学式膜厚計１，１ａを用いることにより、薄膜を成膜する際の、膜厚の制御精度をより一層高めることができる。
［実施例１］
　図２のＬＥＤ光源投光器３０を含む光学式膜厚計１を準備し、投光器３０の駆動回路３５６のみを動作させて第２ＬＥＤ３５を点灯させ、該第２ＬＥＤ３５からの入射光を第２コリメートレンズ３５２、第２干渉フィルタ３５４、ダイクロイックフィルタ３７，３８、集光レンズ３９に順次透過させ、出射光を得た。この出射光を用いて、光学式膜厚計１の受光部７で取り込み光量を検出した。
　なお、投光器３０の第２ＬＥＤ３５として白色ＬＥＤ（Ｗ－ＬＥＤ）を用い、また第２干渉フィルタ３５４として５２０ｎｍ付近の光に対する透過率が９５％であり、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備するものを用いた。この干渉フィルタの半値全幅（ＦＷＨＭ）は１０ｎｍであった。
　図５に示す蒸着装置１００を用いて膜厚制御の検証を行った。検証条件は以下のとおりであった。
・薄膜組成：ＴｉＯ２、
・薄膜の屈折率：２．５０９５（５２０ｎｍ）
・目標物理膜厚：７３．７ｎｍ、
・開始光量：１５％。
　その結果、以下の結果が得られた。なお、「ピーク光量」はモニター基板上の光学的膜厚がλ／４の地点での光量を意味し、「停止光量」は成膜終了時の光量を意味し、「膜厚エラー」は目標膜厚に対する実際の物理膜厚の割合を意味する。
・ピーク光量：７１．６％、
・停止光量：５５．２４％、
・得られた物理膜厚：７３．７ｎｍ、
・膜厚エラー：０％。
　なお、本例において、目標物理膜厚どおりの７３．７ｎｍが得られた。
［実施例２］
　第２干渉フィルタ３５４を設置せず、また第２ＬＥＤ３５としてｇｒｅｅｎ－ＬＥＤ（Ｇ－ＬＥＤ。出力光のスペクトルの半値全幅は５０ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同じ条件で出射光を得、この出射光を用いて、光学式膜厚計１の受光部７で取り込み光量を検出した。
　実施例１と同様の手法、条件で膜厚制御の検証を行った。その結果、以下の結果が得られた。
・ピーク光量：７１．３３％、
・停止光量：５５．２４％、
・得られた物理膜厚：７３．２５ｎｍ、
・膜厚エラー：０．６１％。
　なお、本例において、目標物理膜厚より薄い７３．２５ｎｍが得られた。
［実施例３］
　図２のＬＥＤ光源投光器３０を含む光学式膜厚計１を準備し、投光器３０の駆動回路３６６のみを動作させて第３ＬＥＤ３６を点灯させ、該第３ＬＥＤ３６からの入射光を第２コリメートレンズ３６２、第２干渉フィルタ３６４、ダイクロイックフィルター３８、集光レンズ３９に順次透過させ、出射光を得た。この出射光を用いて、光学式膜厚計１の受光部７で取り込み光量を検出した。
　なお、投光器３０の第３ＬＥＤ３６として白色ＬＥＤ（Ｗ－ＬＥＤ）を用い、また第２干渉フィルタ３６４として５２０ｎｍ付近の光に対する透過率が９５％であり、それ以外の波長域の光に対する透過率が０に近似する透過特性を具備するものを用いた。この干渉フィルタの半値全幅（ＦＷＨＭ）は１０ｎｍであった。
　図５に示す蒸着装置１００を用いて膜厚制御の検証を行った。検証条件は以下のとおりであった。
・薄膜組成：ＴｉＯ２、
・薄膜の屈折率：２．６０５（４５０ｎｍ）
・目標物理膜厚：３６．５３ｎｍ、
・開始光量：１５％。
　その結果、以下の結果が得られた。なお、「ピーク光量なし」とはモニター基板上の光学的膜厚がλ／４に達しなかったためである。
・ピーク光量：なし、
・停止光量：７２．９４％、
・得られた物理膜厚：３６．５３ｎｍ、
・膜厚エラー：０％。
　なお、本例において、目標物理膜厚どおりの３６．５３ｎｍが得られた。
［実施例４］
　第２干渉フィルタ３６４を設置せず、また第３ＬＥＤ３６としてｂｌｕｅ－ＬＥＤ（Ｂ－ＬＥＤ。出力光のスペクトルの半値全幅は５０ｎｍ）を用いた以外は実施例３と同じ条件で出射光を得、この出射光を用いて、光学式膜厚計１の受光部７で取り込み光量を検出した。
　実施例３と同様の手法、条件で膜厚制御の検証を行った。その結果、以下の結果が得られた。
・ピーク光量：なし、
・停止光量：７２．９４％、
・得られた物理膜厚：３７．０ｎｍ、
・膜厚エラー：１．２９％。
　なお、本例において、目標物理膜厚より厚い３７．０ｎｍが得られた。
［考察］
　実施例１，３では、目的とする薄膜（目標物理膜厚）が、屈折率、膜厚とも設計値通りに理想的に成膜されることが確認できた（理論値とほぼ一致）。これは、１００％光量に対する変化量が大きい、すなわち膜厚測定の制御精度を向上させることができることを示している。これに対し、実施例２，４では膜厚エラーが大きく（実施例２：―０．６１％、実施例４：１．２９％）、設計値通りの薄膜が成膜できていないことが確認された。これは、１００％光量に対する変化量が小さく、すなわち膜厚測定の制御精度を劣っていることを示している。制御精度が劣っていると、モニター膜の層数が増えるにつれて、測定膜厚の誤差がさらに増える傾向にあり、成膜した積層膜を光学薄膜に使用することはできない。以上より、本発明の一例である実施例１，３の有意性が確認できた。

Claims (9)

  1. 　複数のＬＥＤ発光源と、
    　各発光源の下流側に配置され、各発光源からの入射光をそれぞれコリメートして出射させる複数のコリメート手段と、
    　各コリメート手段の下流側に配置され、入射光のうち特定波長域以上の光のみを透過及び/又は反射し、あるいは特定波長域以下の光のみを透過及び/又は反射して出射させる複数の第１フィルタ手段と、
    　下流側の第１フィルタ手段のさらに下流側に配置され、各第１フィルタ手段からの入射光を集光して出射させる集光手段とを、有するＬＥＤ光源装置において、
    　各コリメート手段の下流側で、かつ各第１フィルタ手段の上流側に、各コリメート手段からの入射光のうち特定範囲の波長だけを透過して出射させる第２フィルタ手段を配置したことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
  2. 　請求項１記載のＬＥＤ光源装置において、第２フィルタ手段は、第１フィルタ手段への出射光が２０ｎｍ以下の半値幅となる光出力のスペクトル分布を持つこととなるように構成されていることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
  3. 　請求項１又は２記載のＬＥＤ光源装置において、各発光源には、それぞれ、出力パワーを個別に制御するための駆動回路が組み込まれていることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
  4. 　発光源としての第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ及び第３ＬＥＤと、
    　各発光源の下流側に配置され、各発光源からの入射光をそれぞれコリメートして出射させる、コリメート手段としての３つのコリメートレンズと、
    　各コリメート手段の下流側に配置され、入射光のうち特定波長域以上の光のみを透過及び/又は反射して出射させる、第１フィルタ手段としての第１ダイクロイックフィルタ及び該フィルタよりも下流側に配置される第２ダイクロイックフィルタと、
    　第２ダイクロイックフィルタの下流側に配置され、該フィルタからの入射光を集光して出射させる集光手段としての集光レンズとを、有するＬＥＤ光源装置において、
    　第１ＬＥＤは、集光レンズに対して所定距離、離間した位置に、光軸をレンズ中心に合わせた状態で設置されるとともに、第１ＬＥＤと集光レンズの間には、両ダイクロイックフィルタが、それぞれ第１ＬＥＤの光軸に対し鏡面を４５度傾斜させた状態で所定間隔を隔てて配置され、
    　第２ＬＥＤと第３ＬＥＤは、それぞれ両ダイクロイックフィルタの鏡面に対し４５度の角度を持ち、かつ第１ＬＥＤの光軸に直交するように光軸を合わせた状態で設置されるとともに、第１ダイクロイックフィルタは第１ＬＥＤと第２ＬＥＤとの両光軸が交差する位置に設置され、第２ダイクロイックフィルタは第１ＬＥＤと第３ＬＥＤとの両光軸が交差する位置に設置されており、
    　各コリメートレンズの下流側で、かつ各ダイクロイックフィルタの上流側に、各コリメートレンズからの入射光のうち特定範囲の波長だけを透過して出射させる、第２フィルタ手段としての第１干渉フィルタ、第２干渉フィルタ及び第３干渉フィルタを配置したことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
  5. 　請求項４記載のＬＥＤ光源装置において、各干渉フィルタは、両ダイクロイックフィルタへの出射光が２０ｎｍ以下の半値幅となる光出力のスペクトル分布を持つこととなるように構成されていることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
  6. 　請求項４又は５記載のＬＥＤ光源装置において、各ＬＥＤには、それぞれ、出力パワーを個別に制御するための駆動回路が組み込まれていることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
  7. 　薄膜が形成された基板の前記薄膜面に投光器からの光を出射光として照射するとともに、該出射光に基づく前記基板からの透過光又は反射光の受光情報に基づいて前記薄膜の厚みを同定する光学式の膜厚測定装置において、
    　前記投光器は、請求項１～６の何れか一項記載のＬＥＤ光源装置で構成してあり、
    　前記集光手段からの出射光を前記投光器からの光に用いることとした膜厚測定装置。
  8. 　真空容器内に配設された回転可能なドーム状の基板ホルダと、
    　前記真空容器内で前記基板ホルダに対向して配置された成膜手段と、
    　前記基板ホルダに保持される基板に光を照射して前記基板に堆積した薄膜の膜厚測定を行う膜厚測定手段とを、有する薄膜形成装置において、
    　前記膜厚測定手段は、請求項７記載の膜厚測定装置で構成してあることを特徴とする薄膜形成装置。
  9. 　真空容器内に配設された回転可能な略円筒状の基板ホルダと、
    　前記真空容器内で前記基板ホルダの外側に配設されたスパッタ手段と、
    　前記基板ホルダに保持される基板に光を照射して前記基板に堆積した薄膜の膜厚測定を行う膜厚測定手段とを、有する薄膜形成装置において、
    　前記膜厚測定手段は、請求項７記載の膜厚測定装置で構成してあることを特徴とする薄膜形成装置。
PCT/JP2012/054719 2012-02-27 2012-02-27 Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置 WO2013128537A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012521822A JP5265050B1 (ja) 2012-02-27 2012-02-27 Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置
PCT/JP2012/054719 WO2013128537A1 (ja) 2012-02-27 2012-02-27 Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置
KR1020137018132A KR101693397B1 (ko) 2012-02-27 2012-02-27 Led 광원장치, 막두께 측정장치 및 박막 형성장치
CN201280069673.1A CN104169676B (zh) 2012-02-27 2012-02-27 Led光源装置、膜厚测量装置以及薄膜形成装置
TW101110998A TWI515407B (zh) 2012-02-27 2012-03-29 A light emitting diode light source device, a film thickness measuring apparatus, and a thin film forming apparatus
HK15104930.8A HK1204491A1 (en) 2012-02-27 2015-05-24 Led light source apparatus, film thickness measuring apparatus, and thin-film forming apparatus led

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/054719 WO2013128537A1 (ja) 2012-02-27 2012-02-27 Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013128537A1 true WO2013128537A1 (ja) 2013-09-06

Family

ID=49053051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/054719 WO2013128537A1 (ja) 2012-02-27 2012-02-27 Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP5265050B1 (ja)
KR (1) KR101693397B1 (ja)
CN (1) CN104169676B (ja)
HK (1) HK1204491A1 (ja)
TW (1) TWI515407B (ja)
WO (1) WO2013128537A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019144217A (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 国立大学法人千葉大学 膜厚測定装置、これを用いた蒸着装置及び膜特性評価装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106151999A (zh) * 2015-01-30 2016-11-23 欧帝尔光学镀膜有限公司 使用led或荧光粉转换光源的投射系统
KR20180051196A (ko) 2016-11-08 2018-05-16 삼성전자주식회사 분광기, 생체정보 측정 장치 및 방법
CN107608037B (zh) * 2017-09-12 2020-03-20 杭州电子科技大学 应用于环介导等温扩增的光纤耦合装置
US10782120B2 (en) * 2018-07-03 2020-09-22 Kla Corporation Dual-interferometry wafer thickness gauge

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03162605A (ja) * 1989-11-20 1991-07-12 Fuji Electric Co Ltd 赤外線膜厚計
JP2002277215A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Omron Corp 膜厚測定方法およびその方法を用いた膜厚センサ
US20080068722A1 (en) * 2003-07-11 2008-03-20 Chow Peter P Film mapping system
JP2011013145A (ja) * 2009-07-03 2011-01-20 Shincron:Kk 光学式膜厚計及び光学式膜厚計を備えた薄膜形成装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5694910U (ja) * 1979-12-21 1981-07-28
JP2931226B2 (ja) * 1995-01-26 1999-08-09 浜松ホトニクス株式会社 光帰還式光検出装置
GB2301884A (en) * 1995-06-06 1996-12-18 Holtronic Technologies Ltd Characterising multilayer thin film systems by interferometry
JPH09113229A (ja) * 1995-10-17 1997-05-02 Sony Corp 膜厚管理装置及び膜厚検出方法
GB2331764B (en) * 1997-12-01 2002-06-26 Ca Nat Research Council Sputtering method and apparatus with optical monitoring
JP4049458B2 (ja) * 1998-09-14 2008-02-20 株式会社シンクロン 薄膜の膜厚計測装置及び薄膜の膜厚計測方法
JP3114972B2 (ja) * 1999-03-02 2000-12-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレ−ション 膜厚検査装置及び膜厚検査方法
JP2002004046A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Canon Inc 成膜方法および成膜装置
JP3852556B2 (ja) 2000-09-08 2006-11-29 オムロン株式会社 膜厚測定方法およびその方法を用いた膜厚センサ
JP3944693B2 (ja) * 2001-10-04 2007-07-11 オムロン株式会社 膜厚測定装置
JP3797476B2 (ja) * 2001-10-25 2006-07-19 横河電機株式会社 厚さ／成分計測方法及び装置
JP4208069B2 (ja) * 2003-03-26 2009-01-14 住友大阪セメント株式会社 屈折率及び厚さの測定装置ならびに測定方法
JP4484531B2 (ja) * 2004-01-21 2010-06-16 大日本印刷株式会社 膜厚良否検査方法及び装置
JP2005214927A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Yamagata Public Corp For The Development Of Industry 並列光ヘテロダイン検出法を用いた光干渉計測方法
JP4698166B2 (ja) * 2004-06-03 2011-06-08 株式会社シンクロン 薄膜形成方法，膜厚測定方法及び膜厚測定装置
JP4547612B2 (ja) * 2004-06-25 2010-09-22 旭硝子株式会社 膜厚制御方法及び装置、並びに光学多層膜の製造方法
JP2006139044A (ja) 2004-11-12 2006-06-01 Shinka Cho Ｌｅｄ光源装置
JP2006250851A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Toppan Printing Co Ltd 膜厚ムラ検出方法および検出装置
JP2006275704A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Toppan Printing Co Ltd 膜厚ムラ検出方法
JP2012021856A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Keyence Corp 干渉膜厚計

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03162605A (ja) * 1989-11-20 1991-07-12 Fuji Electric Co Ltd 赤外線膜厚計
JP2002277215A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Omron Corp 膜厚測定方法およびその方法を用いた膜厚センサ
US20080068722A1 (en) * 2003-07-11 2008-03-20 Chow Peter P Film mapping system
JP2011013145A (ja) * 2009-07-03 2011-01-20 Shincron:Kk 光学式膜厚計及び光学式膜厚計を備えた薄膜形成装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019144217A (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 国立大学法人千葉大学 膜厚測定装置、これを用いた蒸着装置及び膜特性評価装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104169676B (zh) 2019-01-15
CN104169676A (zh) 2014-11-26
KR20140121338A (ko) 2014-10-15
TWI515407B (zh) 2016-01-01
KR101693397B1 (ko) 2017-01-06
HK1204491A1 (en) 2015-11-20
TW201335568A (zh) 2013-09-01
JPWO2013128537A1 (ja) 2015-07-30
JP5265050B1 (ja) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5265050B1 (ja) Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置
JP4878632B2 (ja) 光学式膜厚計及び光学式膜厚計を備えた薄膜形成装置
JP3725218B2 (ja) 誘導プラズマ光源からの選択可能な放射を持つスペクトロメータ
WO2010013325A1 (ja) 分光測光装置
US8922790B2 (en) Optical film thickness measuring device and thin film forming apparatus using the optical film thickness measuring device
JP5319856B1 (ja) 膜厚測定装置及び成膜装置
CN101865412B (zh) 用于产生颜色连续可调的均匀面光源的装置
JP2013054032A (ja) 光透過材の光学特性の測定装置及び測定方法
US4207835A (en) Arrangement and photometer for measuring and controlling the thickness of optically active thin layers
CN102575932A (zh) 用于光学距离测量的设备以及用于校准这种设备的方法
TWI231363B (en) Multipoint measurement system and method
WO2015004755A1 (ja) 光学式膜厚計，薄膜形成装置及び膜厚測定方法
CN107107127A (zh) 关于清洁离子源的方法和装置
KR101607639B1 (ko) 시편에서 반사된 빛의 스펙트럼이 광 센서의 측정감도에 최적화되도록 파장영역별로 밝기가 제어되는 광원 모듈 및 이를 이용한 박막두께 측정장치
US7671543B2 (en) Light exposure control device and apparatus
US10760968B2 (en) Spectrometric measuring device
CN209471047U (zh) 透射比标准量具、透射比测量装置
JP2014115268A (ja) 分光分析装置
JP3656038B2 (ja) 光学モニタ及び薄膜形成装置
JP2006028561A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP3776301B2 (ja) 薄膜形成装置
CN109029712A (zh) 一种光路分束调制装置
JP2005024285A (ja) 光チョッパ
JP2006337303A (ja) 真空室の湿度測定装置
JP2006292444A (ja) 膜厚測定装置及び該膜厚測定装置を用いた薄膜形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012521822

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137018132

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12869910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12869910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1