Led光源装置、膜厚测量装置以及薄膜形成装置制造方法
【专利摘要】提供能够增大光量变化量的膜厚测量用的LED光源装置(30)。LED光源装置(30)配置有：多个LED发光源(34～36)；多个准直构件(342、352、362)，它们配置于各发光源的下游侧，并使来自各发光源的入射光分别准直地射出；多个第1滤光构件(37、38)，它们配置于各准直构件的下游侧，并仅使入射光中的特定波长区域以上的光透射和/或反射，或者仅使特定波长区域以下的光透射和/或反射而射出；以及聚光构件(39)，其配置于第1滤光构件(38)的更下游侧，并使来自各第1滤光构件的入射光会而射出，并且，在各准直构件(342、352、362)的下游侧且在各第1滤光构件(37、38)的上流侧，配置有仅使来自各准直构件的入射光中的特定范围的波长透射而射出的第2滤光构件(344、354、364)。
【专利说明】LED光源装置、膜厚测量装置以及薄膜形成装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及LED光源装置、膜厚测量装置以及薄膜形成装置，所述LED光源装置特别适合使用于在光学薄膜的膜厚测量装置中使用的投光器，所述膜厚测量装置包括该光源装置来作为投光器，在所述薄膜形成装置组装有该膜厚测量装置。
【背景技术】
[0002]作为用于对膜厚测量的对象基板照射分布在预定的波长区域的光的光源装置，已知采用多个发光二极管(LED)作为其光源的光源装置(专利文献I)。另外，作为用于观察或检查等的光源装置，也已知采用多个LED的光源装置(专利文献2)。专利文献1、2的LED光源装置都是在多个LED的下游侧配置二向色滤光器作为光学过滤器。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2002-81910号公报
[0006]专利文献2:日本特开2006-139044号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]可是，在上述以前的LED光源装置中，由于仅将二向色滤光器作为光学过滤器来使用，因此，来自该光源装置的照射光的波长带较宽。具体来说，其照射光的半高宽(FWHM)宽至超过20nm。
[0009]可是，为了提高对光学设备的控制精度，希望提高光学薄膜的膜厚精度。对于光学薄膜的高精度的膜厚控制来说，该膜厚的测量是不可或缺的，提出有在膜厚控制中使用的膜厚测量装置。在膜厚测量中，优选使用在响应性等方面优异的光学式膜厚计。并且，在此所说的膜厚表示光学薄膜的膜厚，是取决于物理性膜厚和折射率的值。在这样的光学膜厚的测量中使用上述半高宽较广的照射光的情况下，光量变化量较小，因此难以控制光学膜厚，从而存在控制精度降低的情况。
[0010]在本发明的一方面，提供一种LED光源装置、膜厚测量装置以及薄膜形成装置，所述LED光源装置能够使在膜厚测量中使用时的光量变化量增大，所述膜厚测量装置提高控制精度，所述薄膜形成装置使用该膜厚测量装置。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本
【发明者】们对适用于光学薄膜的测量或膜厚控制的在膜厚测量装置中使用的LED光源装置进行了专心研究，其结果是发现了下述情况:如果光源装置构成为能够照射控制波长区域较窄、具体来说半高宽窄到20nm左右以下的波长带的照射光，则能够增大将该光源装置用于膜厚测量时的光量变化量。另外，还发现:通过使用这样的特定的LED光源装置来构成膜厚测量装置，光学膜厚的控制精度得以提高。
[0013]并且，在以下内容中，在示出发明的实施方式的附图中标记对应的标号进行说明，但该标号仅是为了使发明容易理解，并不对发明进行限定。
[0014]根据本发明，提供一种预定结构的LED光源装置(30)。该LED光源装置(30)的特征在于，具有:多个LED发光源(34?36);多个准直构件(342、352、362)，它们配置于各发光源的下游侧，用于使来自各发光源的入射光分别准直地射出；多个第I滤光构件(37、38)，它们配置于各准直构件的下游侧，用于仅使入射光中的特定波长区域以上的光透射和/或反射，或者仅使特定波长区域以下的光透射和/或反射而射出；以及聚光构件(39)，其配置于下游侧的第I滤光构件(38)的更下游侧，用于使来自各第I滤光构件的入射光会聚而射出，在各准直构件(342、352、362)的下游侧且在各第I滤光构件(37、38)的上流侧，配置有第2滤光构件(344、354、364)，所述第2滤光构件(344、354、364)用于仅使来自各准直构件的入射光中的特定范围的波长透射而射出。
[0015]另外，根据本发明，提供一种预定结构的膜厚测量装置(I)。该膜厚测量装置(I)为光学式的膜厚测量装置，所述膜厚测量装置将来自投光器(3)的光作为出射光(LI)照射至基板(S)的形成有薄膜的所述薄膜面上，并且，根据基于该出射光的来自所述基板的反射光(L2)的受光信息来确定所述薄膜的厚度，所述膜厚测量装置的特征在于，所述投光器由所述LED光源装置(30)构成，将来自所述聚光构件(39)的出射光(LI)用作来自所述投光器(3)的光。
[0016]另外，根据本发明，提供一种预定结构的薄膜形成装置(100)。该薄膜形成装置
(100)的特征在于，具有:能够旋转的拱顶状的基板保持器(104)，其配设于真空容器(102)内；成膜构件(106)，其在真空容器内配置成与基板保持器面对；以及膜厚测量构件，其对保持于基板保持器的基板(S)照射光来对堆积于所述基板的薄膜进行膜厚测量，该膜厚测量构件由所述膜厚测量装置(I)构成。
[0017]另外，根据本发明，提供一种预定结构的薄膜形成装置(200)。该薄膜形成装置(200)的特征在于，具有:能够旋转的大致圆筒状的基板保持器(204)，其配设于真空容器(202)内；溅镀构件(206)，其在真空容器内配设于基板保持器的外侧；以及膜厚测量构件，其对保持于基板保持器的基板(S)照射光来对堆积于所述基板的薄膜进行膜厚测量，该膜厚测量构件由所述膜厚测量装置(I)构成。
[0018]发明的效果
[0019]根据本发明的LED光源装置，在配置于多个LED发光源的下游侧的多个准直构件各自的下游侧、且仅使入射光中的特定波长区域以上或者特定波长区域以下的光透射的多个第I滤光构件的上流侧，配置有仅使来自各准直构件的入射光中的特定范围的波长透射的第2滤光构件，因此能够使来自光源装置的出射光的波长带(半高宽)变窄。其结果是，在将该LED光源装置使用于膜厚测量装置的投光器的情况下，能够增大透射率或反射率的变化量(光量变化量)，从而能够提高膜厚的控制精度。
[0020]根据本发明的膜厚测量装置，由于投光器由上述LED装置构成，因此能够从投光器向测量对象的基板的薄膜面照射出波长带较窄的出射光，从而提高了膜厚的控制精度。
[0021]根据本发明的薄膜形成装置，由于具备上述膜厚测量装置，因此在薄膜成膜时，能够提高膜厚的控制精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是示出作为本发明的膜厚测量装置的一个示例的光学式膜厚计的系统结构图。
[0023]图2是示出作为本发明的LED光源装置的一个示例的LED光源投光器的系统结构图。
[0024]图3是示出来自在图2的LED光源投光器中使用的各干涉滤光器的出射光的透射特性、和在各干涉滤光器的下游侧配置的二向色滤光器的出射光的透射特性的光谱分布图。
[0025]图4是示出使用图2的LED光源投光器对各LED施加相同的电力时和对各LED施加调整后的不同的电力时的、透过各干涉滤光器和各二向色滤光器的、来自各LED的出射光的强度特性的图。
[0026]图5是在从正面观察作为本发明的薄膜形成装置的一个示例的、具备拱顶式保持器的蒸镀装置时的概要结构说明图。
[0027]图6是在俯视观察作为本发明的薄膜形成装置的一个示例的、具备旋转鼓式保持器的溅镀装置时的概要结构说明图。
[0028]图7是示出作为本发明的膜厚测量装置的其他示例的光学式膜厚计的系统结构图。
[0029]图8是示出对图5所示的蒸镀装置组装有图1的反射型膜厚计和图7的透射型膜厚计这两者的情况的示意图。
[0030]标号说明
[0031]l、la:光学式膜厚计(膜厚测量装置)；3:投光器；5:光纤体(导光构件)；52:第I光纤；54:第2光纤；7:受光器；9:控制装置；
[0032]30 =LED光源投光器(LED光源装置)；32:壳体；34?36:第一 LED?第三LED (发光源)；342、352、362:第I准直透镜?第3准直透镜(准直构件)；344、354、364:第I干涉滤光器?第3干涉滤光器(第2滤光构件)；346、356、366:第I驱动电路?第3驱动电路；37:第I 二向色滤光器(第I滤光构件);38:第2 二向色滤光器(第I滤光构件);39 --聚光透镜(聚光构件);S:监视基板或实体基板；
[0033]100、100a、100b:蒸镀装置(薄膜形成装置)；102:真空容器；104:旋转保持器；106:成膜构件；108:真空密封部；
[0034]200:溅镀装置(薄膜形成装置)；202:真空容器；204:旋转鼓式保持器；206:溅镀构件；208:真空密封部。
【具体实施方式】
[0035]以下，基于附图对上述发明的实施方式进行说明。
[0036]首先，对作为本发明的膜厚测量装置的一个示例的光学式膜厚计的结构例进行说明。
[0037]如图1所示，本例的光学式膜厚计I为反射型的光学式膜厚计，其具备投光器3、光纤体5、受光器7作为主要的结构元件。
[0038]投光器3是输出在测量中使用的出射光(也称作测量光。)L1的装置，在本例中，由作为本发明的LED光源装置的一个示例的LED光源投光器30 (参照图2)构成，其详细情况在后面叙述。由电源(省略图示)对投光器3供给电力，并且构成为将具有任意波长的测量光LI输出至后述的第I光纤52的一端。
[0039]光纤体5由分支成两部分的束状光纤(bundle fiber)构成，该分支成两部分的束状光纤由投光侧的第I光纤52和受光侧的第2光纤54构成，光纤体5被集中于不锈钢制的分支成两部分的柔性管内。第I光纤52的一端与投光器3连接，第2光纤54的一端与受光器7连接。第I光纤52及第2光纤54两者的另一端52a、54a集中成一束而构成光纤体端部5a，该端部5a配设成朝向作为测量对象的监视基板或实体基板S (参照图5、6。以下相同)。从光纤体端部5a照射出的出射光LI形成为直径约为5?6mm的圆形截面。
[0040]受光器7是通过第2光纤54来接收基于出射光LI的来自监视基板或实体基板S的反射光L2的装置，受光器7也可以具备作为光检测构件的分光器(省略图示)。在分光器中，基于由受光器7接收的反射光L2的受光信息进行预定的分析(反射光L2的波长或反射率的测量等)，基于该分析结果并通过膜厚计控制用PC(也称作控制装置)9来计算出光学薄膜的膜厚或光学特性等。
[0041]在本例中，从由投光器3输出出射光LI到由受光器7接收反射光L2，的路径如下所述。从投光器3输出的出射光LI在第I光纤52中从一端向另一端52a的方向传导,并从光纤体端部5a朝向监视基板或实体基板S照射。照射至监视基板或实体基板S的出射光LI在监视基板或实体基板S的表面发生反射而成为反射光L2，该反射光L2到达光纤体端部5a。然后,只有来自监视基板或实体基板S侧的测量光(反射光L2)从受光侧的光纤54的另一端54a向一端的方向传导，并被引导至受光器7。
[0042]对于监视基板S或作为成膜对象的实体基板S，优选使用由玻璃等材料形成的部件。在本例中，采用板状的部件作为监视基板或实体基板S，但其形状并不限定于这样的板状部件。另外，也可以是能够在表面形成薄膜的其他形状，例如透镜形状、圆筒状、圆环状这样的形状。在此，玻璃材料是由二氧化硅(S12)形成的材料，具体来说，可以列举出石英玻璃、碱石灰玻璃、硼硅酸盐玻璃等。
[0043]另外，监视基板或实体基板S的材料并不限定于玻璃，也可以是塑料树脂等。作为塑料树脂的例子，可以列举出例如从由聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、尼龙、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二酯共聚物、丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯以及聚丙烯构成的族群选择出的树脂材料、或者这些材料与玻璃纤维及/或碳纤维的混合物等。
[0044]如图2所示，本例的LED光源投光器30具有壳体32。在壳体32内，分别在预定的位置固定配置有:多个发光源；多个准直构件，它们分别使来自各发光源的具有某种程度发散的出射光准直地射出；多个第2滤光构件，它们仅使来自各准直构件的入射光(透射光)中的特定范围的波长透过并射出；多个第I滤光构件，它们使来自各第2滤光构件的出射光(透射光)中的特定波长区域以上的光透过，或者使特定波长区域以下的光透过并射出；以及聚光构件，其使来自下游侧的第I滤光构件的出射光(包括透射光和反射光这两者)集中并射出。
[0045]第I光纤52 (也参照图1)的一端与壳体32连接，通过该一端接收来自聚光构件的出射光LI (参照图1)的输出。并且，在壳体32内的作为聚光构件的聚光透镜(后述)的下游侧也可以具备快门机构(省略图示)。该情况下的快门机构例如能够由作为驱动源的步进马达、旋转式的遮蔽板以及位置检测器等构成。遮蔽板例如由遮蔽部和切口部构成，所述遮蔽部用于遮蔽来自聚光透镜的出射光，所述切口部使该出射光向第I光纤52侧通过，遮蔽板能够构成为，通过使遮蔽板旋转，由此将周期性的脉冲状的光束向第I光纤52侧传送。步进电机例如能够构成为，从控制装置9 (参照图1)接收控制信号，从而使遮蔽板以预定的旋转速度旋转。
[0046]在本例中，作为多个发光源，采用了输出波长的特性不同的3个发光二极管(LED) 34?36。特别是，优选使用使几百mA以上的电流流过的大功率LED。该大功率LED与炮弹型LED相比在光量和热稳定性等方面有利。并且，在本发明中使光源的个数为“多个”是为了排除仅使用一个LED的情况，当然并非限定为本例的3个。
[0047]在本例中，示出了下述情况:采用发红色光用的大功率LED(R-LED)作为第一LED34，采用发绿色光用的大功率LED (G-LED)作为第二 LED35，采用发蓝色光用的大功率LED (B-LED)作为第三 LED36。
[0048]在本例中，对第一 LED34采用具有输出功率的峰值出现在620?640nm(优选为630nm)附近这一输出波长特性的光源，对第二 LED35采用具有输出功率的峰值出现在510?530nm(优选为520nm)附近这一输出波长特性的光源，对第三LED36采用具有输出功率的峰值出现在440?460nm(优选为450nm)附近这一输出波长特性的光源。但是，在本发明中，对于作为光源的LED，除了上述单色LED外，也可以用发白色光用的大功率LED (W-LED)来替换LED34?36中的至少一个。作为W-LED，例如可以例示出对LED芯片实施添加有荧光涂料的树脂模压而成的LED。对于这种W-LED，能够使用具备下述这样的输出波长特性的光源:分布在大约420?700nm的波长区域，并且第I峰值出现在470nm附近，第2峰值出现在560nm附近。
[0049]作为多个准直构件，可以列举出准直透镜(平凸透镜、消色差透镜等)342、352、362 等。
[0050]作为多个第I滤光构件，可以列举出二向色滤光器(长通滤光器或短通滤光器)37、38等。第I 二向色滤光器37采用具备下述透射特性的部件:对520nm以前的光的透射率近似于0，并且对600nm以后的波长区域的光的透射率近似于100。在第I 二向色滤光器37的下游侧配置的第2 二向色滤光器38采用具备下述透射特性的部件:对450nm以前的光的透射率近似于0，并且对600nm以后的波长区域的光的透射率近似于100。
[0051]作为聚光构件，可以列举出聚光透镜39等。
[0052]在本例中，作为R-LED的第一 LED34在壳体32内以使光轴与透镜中心一致的状态设置在与聚光透镜39离开预定距离的位置。在该第一 LED34与聚光透镜39之间，二向色滤光器37、38分别以镜面相对于第一 LED34的光轴倾斜45度的状态隔开预定间隔进行配置。与此相对，作为G-LED的第二 LED35和作为B-LED的第三LED36这两个LED35、36以使光轴一致的状态设置成，分别相对于二向色滤光器37、38的镜面具有45度的角度，并且与第一 LED34的光轴正交。
[0053]第I 二向色滤光器37设置在第一 LED34与第二 LED35这两者的光轴交叉的位置。第2 二向色滤光器38设置在第一 LED34与第三LED36这两者的光轴交叉的位置。
[0054]作为多个第2滤光构件，例示出了干涉滤光器(BPF)344、354、364。并且，也可以使用色散元件来代替上述BPF(带通滤光器)。在本例中，特征如下:将这样的第2滤光构件配置在各准直构件的下游侧且各第I滤光构件的上流侧。特别是，作为第2滤光构件，优选构成为具有下述这样的光输出的光谱分布--第I滤光构件的朝向下游侧的出射光为20nm以下(优选在15nm左右以下)的半高宽。
[0055]这样，能够从聚光透镜39射出波长带较窄的出射光LI，从而能够有助于提高膜厚计I的光学膜厚的控制精度。
[0056]在本发明中，半高宽是指，在光输出的光谱分布中相对放射强度达到峰值的50%的波长宽度。并且，在光谱线的轮廓中，将其极大值的1/2强度的两点间的间隔称为半高全宽(FWHM:Full Width at Half Maximum)，将其一半称为半高半宽(HWHM:Half Width atHalf Maximum)，在本发明中，半高宽是指前者。
[0057]在将来自半高宽较宽的第2滤光构件的出射光用于光学膜厚的测量的情况下，反射率的变化量(本例中的光量变化量)变小。如果光量变化量小，则控制光学膜厚时的控制精度降低。对此，通过将出射光的半高宽调整为窄至20nm以下的范围，能够增大膜厚控制时的光量变化量，最终能够提高控制精度。
[0058]在本例中，作为与第一 LED34对应的第I干涉滤光器344，采用具备下述透射特性的部件:对620?640nm(优选为630nm)附近的光的透射率近似于100，且对这以外的波长区域的光的透射率近似于O。作为与第二 LED35对应的第2干涉滤光器354，采用具备下述透射特性的部件:对510?530nm(优选为520nm)附近的光的透射率近似于100，且对这以外的波长区域的光的透射率近似于O。作为与第三LED36对应的第3干涉滤光器364,采用具备下述透射特性的部件:对440?460nm(优选为450nm)附近的光的透射率近似于100，且对这以外的波长区域的光的透射率近似于O。并且，在用W-LED替换上述单色LED (LED34?36)中的至少一个而作为发光源的情况下，作为与该替换后的W-LED对应的干涉滤光器，以对应于该替换后的W-LED所具有的输出特性、且与上述单色LED的情况相同的要点来构成干涉滤光器。
[0059]图3是示出来自在本例中使用的干涉滤光器344、354、364的出射光的透射特性、和来自在干涉滤光器344、354、364的下游侧配置的二向色滤光器37、38的出射光的透射特性的光谱分布图。
[0060]在本例中，总之，如图3所示，无论是单色LED还是白色LED，在来自第一 LED34的位置处的LED的出射光之中的、通过了第I干涉滤光器344的出射光具备下述这样的透射特性:对620?640nm(优选为630nm)附近的光的透射率近似于100，对这以外的波长区域的光的透射率近似于0，而且，所述出射光依次穿透二向色滤光器37、38而被引导至聚光透镜39。
[0061]对于来自第二 LED35的位置处的LED的出射光之中的、通过了第2干涉滤光器354的出射光，其具备下述这样的透射特性:对510?530nm(优选为520nm)附近的光的透射率近似于100，对这以外的波长区域的光的透射率近似于0，所述出射光在二向色滤光器37反射，另一方面，穿透接下来的二向色滤光器38而被引导至聚光透镜39。
[0062]对来自第三LED36的位置处的LED的出射光之中的、通过了第3干涉滤光器364的出射光，其具备下述这样的透射特性:对440?460nm(优选为450nm)附近的光的透射率近似于100，对这以外的波长区域的光的透射率近似于0，所述出射光在二向色滤光器38反射而被引导至聚光透镜39。
[0063]并且，穿透各个二向色滤光器37、38或被其反射而引导至聚光透镜39以外的方向的光被光吸收体(省略图示)吸收。
[0064]返回图2。优选的是，在本例的各LED34?36中，分别组装有用于单独控制输出功率的驱动电路346、356、366，并根据来自控制装置9(还参照图1)的指令执行对各电路346、356、366的控制。控制装置9通过单独控制所述电路346、356、366，能够单独调整来自各LED34?36的输出电平。由此，使在各LED34?36中流动的电流值可变，从而能够使来自各LED34?36的各种波长的出射光的相对灵敏度(强度)一致。
[0065]图4示出了使用图2的LED光源投光器30对各LED34?36施加相同的电力时、和对各LED34?36分别施加调整后的不同的电力时的、来自各LED34?36的穿透了各干涉滤光器344、354、364和各二向色滤光器37、38的出射光的强度特性。
[0066]如图4所示，可以认为:通过使各波长的出射光的相对灵敏度一致(在图4中将来自全部的LED34?36的输出灵敏度统一为100)，由于在实际的膜厚控制时进行增益调整，且该调整大致相同，因此，电气噪音也为大致相同的等级，最终提高膜厚的控制精度。并且，图4中的经由各电路346、356、366实现的电力调整比为:第一 LED34:第二 LED35:第三LED36 = 1:3:5.I。
[0067]与此相对，在未使来自各LED34?36的各波长的出射光的相对灵敏度一致的情况下，例如按照实际光量等级，在来自第一 LED34的出射光为18%、来自第二1^035的出射光为28%、来自第三LED36的出射光为80%的情况下，在膜厚控制时对其分别利用90%的情况下，膜厚控制时的增益调整的程度互不相同，其结果是，产生的电气噪音等级不同。在该示例的情况下，来自第一 LED34的出射光的增益调整程度大，在此容易产生噪音。由于产生这样的噪音，会导致膜厚的控制精度变差。
[0068]如以上说明的那样，在本例的LED光源投光器30中，在配置于多个LED34?36的下游侧的多个准直透镜342、352、362各自的下游侧且在多个二向色滤光器37、38的上游侧的位置，配置干涉滤光器344、354、364，能够仅使来自各准直透镜342、352、362的入射光中的特定范围的波长、具体来说仅使半高宽达到20nm以下的出射光穿透并入射至聚光透镜39。其结果是，在使用包括投光器30的膜厚计I来进行膜厚控制的情况下，能够加大光量变化量，从而能够提高膜厚的控制精度。
[0069]接下来，对将本例的光学式膜厚计I向薄膜形成装置安装的安装例进行说明。
[0070]如图5所示,作为薄膜形成装置的一个示例的蒸镀装置100具有旋转保持器104和成膜构件106，该旋转保持器104配设在真空容器102内，该成膜构件106与该旋转保持器104面对且设在该旋转保持器104的下方侧。
[0071]真空容器102是公知的薄膜形成装置通常所采用的不锈钢制的、呈大致长方体形状的中空体。
[0072]旋转保持器104形成为大致拱顶状，并使旋转轴朝向上下方向而配置在真空容器102内，旋转保持器104具有作为基板保持构件的功能。在旋转保持器104的基板保持面设有预定尺寸的开口部(省略图示)，在成膜时，通过工件夹具(省略图示)将监视基板或实体基板S安装于此。
[0073]成膜构件106设置在真空容器102的下方侧的与旋转保持器104面对的位置，例如由放入坩埚的蒸镀物质、用于对蒸镀物质加热的电子束源、电阻加热源或高频线圈等构成。并且，作为成膜构件106，也可以使用由靶材、电极以及电源构成的溅镀源。
[0074]在本例中，在真空容器102的上侧面部分插入有来自光学式膜厚计I的光纤体5。并且，图中的标号“108”表示在真空容器102的上侧面设置的真空密封部。
[0075]从投光器3输出的出射光LI在第I光纤52中传导,并从光纤体5的端部5a朝向监视基板或实体基板S照射。照射至监视基板或实体基板S的出射光LI被监视基板或实体基板S反射而成为反射光L2,该反射光L2从光纤体5的端部5a起在第2光纤54中传导，并被引导至受光器7。
[0076]如图6所示，作为薄膜形成装置的一个示例的溅镀装置200是进行磁控溅镀的装置，其具有:真空容器202 ;作为基板保持器的旋转鼓式保持器204，其用于安装监视基板或实体基板S ;溅镀构件206，其设置成面对旋转鼓式保持器204的外侧；以及溅镀气体供给构件(省略图示)。
[0077]与上述图5的容器102相同，真空容器202是公知的薄膜形成装置通常所采用的不锈钢制的、呈大致长方体形状的中空体。
[0078]旋转鼓式保持器204形成为大致圆筒状，并使旋转轴朝向真空容器202的上下方向进行配置。旋转鼓式保持器204具有作为监视基板或实体基板S的保持构件的功能，监视基板或实体基板S通过基板保持器(省略图示)等排列并安装于该旋转鼓式保持器204的外周面。并且，保持器204也可以形成为中空棱柱状。
[0079]溅镀构件206由一对靶材、保持靶材的一对磁控溅镀电极以及电源装置(均省略图示)构成。靶材的形状为平板状，且设置成靶材的长度方向与旋转鼓式保持器204的旋转轴线平行。
[0080]在溅镀构件206的周围设有用于供给氩等溅镀气体的溅镀气体供给构件(省略图示)。在靶材的周围成为惰性气体气氛的状态下，从电源对磁控溅镀电极施加交流电压时，靶材周围的溅镀气体的一部分释放出电子而离子化。该离子加速并与靶材碰撞，由此将靶材表面的原子或粒子(在靶材为铌的情况下为铌原子或铌粒子)击出。该铌原子或铌粒子是作为薄膜的原料的膜原料物质(蒸镀物质)，其附着于监视基板或实体基板S的表面而形成薄膜。
[0081 ] 在溅镀装置200中，当旋转鼓式保持器204旋转时，保持在旋转鼓式保持器204的外周面的实体基板和监视基板或实体基板S公转，从而在面对溅镀构件206的两处位置反复移动。进而，通过像这样使监视基板或实体基板S及实体基板公转，利用溅镀构件206的溅镀处理依次反复进行，从而在监视基板或实体基板S及实体基板的各表面形成薄膜。
[0082]另外，也可以形成为这样的结构:在溅镀装置200安装等离子产生构件(省略图示)，在薄膜形成的同时、或在薄膜形成之前(前处理)、或者在薄膜形成之后(后处理)进行等离子处理。另外，也可以形成为使用其他成膜构件来代替溅镀构件206的结构。
[0083]在本例中，在真空容器202的横侧面部分插入有来自光学式膜厚计I的光纤体5。并且，图中的标号“ 208 ”表示在真空容器202的横侧面设置的真空密封部。
[0084]从投光器3输出的出射光LI在第I光纤52中传导,并从光纤体5的端部5a朝向监视基板或实体基板S照射。照射至监视基板或实体基板S的出射光LI被监视基板或实体基板S反射而成为反射光L2,该反射光L2从光纤体5的端部5a起在第2光纤54中传导，并被引导至受光器7。
[0085]如上所述，通过对上述装置100、200安装光学式膜厚计1，即使在成膜的过程中也能够测量安装于保持器104、204的监视基板或实体基板S的膜厚等光学特性。
[0086]并且，在上述的示例中，对采用图1所示的反射型的光学式膜厚计来作为光学式膜厚计的情况进行了例示，但也可以采用例如图7所示的结构的透射型来代替图1的反射型。在图7中示出了在蒸镀装置10a安装透射型的光学式膜厚计的情况。如图7所示，作为另一示例的光学式膜厚计Ia为透射型的光学式膜厚计，其具备投光器3、投光侧的第I光纤52、受光侧的第2光纤54以及受光器7而作为主要的结构元件。
[0087]与上述情况相同，投光器3由LED光源投光器30 (参照图2)构成。其结构如上所述。
[0088]第I光纤52的一端与投光器3连接，第2光纤54的一端与受光器7连接。第I光纤52的另一端52a朝向作为测量对象的监视基板或实体基板S(参照图5、6。以下相同)配设。由此，能够朝向监视基板或实体基板S照射出射光LI。第2光纤54的另一端54a配设成能够接收穿透监视基板或实体基板S的透射光L3。
[0089]受光器7是通过第2光纤54来接收基于出射光LI的来自监视基板或实体基板S的透射光L3的装置，受光器7也可以具备作为光检测构件的分光器(省略图示)。在分光器中，基于由受光器7接收的透射光L3的受光信息进行预定的分析(透射光L3的波长或透射率的测量等)，基于该分析结果并通过膜厚计控制用PC(也称作控制装置)9来计算出光学薄膜的膜厚或光学特性等。
[0090]在本例中，从由投光器3输出出射光LI到由受光器7接收透射光L3的路径如下所述。从投光器3输出的出射光LI在第I光纤52中从一端向另一端52a的方向传导，并从该另一端52a朝向监视基板或实体基板S照射。照射至监视基板或实体基板S的出射光LI穿透监视基板或实体基板S而成为透射光L3,该透射光L3从受光侧的光纤54的另一端54a朝向一端的方向传导,并被引导至受光器7。
[0091]并且，如图8所示，也可以对作为薄膜形成装置的一个示例的蒸镀装置10b安装图1的反射型的光学式膜厚计I和图7的透射型的光学式膜厚计Ia这两者。并且，在该例的光学式膜厚计Ia中，例示了下述情况:通过以镜面倾斜45度的状态配置的反射镜使从投光器3输出的出射光LI朝向监视基板或实体基板S照射。这样，通过对一个监视基板或实体基板S使用透射和反射这两种光学式膜厚计1、Ia,能够进一步提高形成薄膜时的膜厚的控制精度。
[0092]实施例
[0093](实施例1)
[0094]准备包括图2的LED光源投光器30的光学式膜厚计1，仅使投光器30的驱动电路356动作从而使第二 LED35亮灯，使来自该第二 LED35的入射光依次穿透第2准直透镜352、第2干涉滤光器354、二向色滤光器37、38、聚光透镜39，从而获得出射光。使用该出射光通过光学式膜厚计I的受光部7检测接收光量。
[0095]并且，使用白色LED (W-LED)作为投光器30的第二 LED35，另外，使用具备下述这样的透射特性的部件作为第2干涉滤光器354:对520nm附近的光的透射率为95%，对这以外的波长区域的光的透射率近似于O。该干涉滤光器的半高全宽(FWHM)为10nm。
[0096]使用图5所示的蒸镀装置100进行膜厚控制的验证。验证条件如下。
[0097].薄膜组成:Ti02，
[0098].薄膜的折射率 '2.5095 (520nm)
[0099].目标物理膜厚:73.7nm，
[0100]?开始光量:15%。
[0101]其结果是，获得了以下的结果。并且，“峰值光量”是指监视基板上的光学性膜厚为λ /4处的光量，“停止光量”是指成膜结束时的光量，“膜厚误差”是指实际的物理膜厚相对于目标膜厚的比例。
[0102]?峰值光量:71.6%，
[0103]?停止光量:55.24%，
[0104].获得的物理膜厚:73.7nm，
[0105]?膜厚误差:0%。
[0106]并且，在本例中，获得了如目标物理膜厚那样的73.7nm。
[0107](实施例2)
[0108]不设置第2干涉滤光器354，并使用green-LED(G-LED。输出光的光谱的半高全宽为50nm)作为第二LED35，除此以外，以与实施例1相同的条件获得出射光，使用该出射光通过光学式膜厚计I的受光部7检测接收光量。
[0109]以与实施例1相同的方法、条件进行膜厚控制的验证。其结果是，获得了以下的结果O
[0110]?峰值光量:71.33%，
[0111]?停止光量:55.24%，
[0112].获得的物理膜厚:73.25nm，
[0113]?膜厚误差:0.61%。
[0114]并且，在本例中，获得了比目标物理膜厚薄的73.25nm。
[0115](实施例3)
[0116]准备包括图2的LED光源投光器30的光学式膜厚计I，仅使投光器30的驱动电路366动作从而使第三LED36亮灯，使来自该第三LED36的入射光依次穿透第2准直透镜362、第2干涉滤光器364、二向色滤光器38、聚光透镜39,从而获得出射光。使用该出射光通过光学式膜厚计I的受光部7检测接收光量。
[0117]并且，使用白色LED (W-LED)作为投光器30的第三LED36，另外，使用具备下述这样的透射特性的部件作为第2干涉滤光器364:对520nm附近的光的透射率为95%，对这以外的波长区域的光的透射率近似于O。该干涉滤光器的半高全宽(FWHM)为10nm。
[0118]使用图5所示的蒸镀装置100进行膜厚控制的验证。验证条件如下。
[0119]?薄膜组成:T12,
[0120].薄膜的折射率:2.605 (450nm)
[0121].目标物理膜厚:36.53nm，
[0122]?开始光量:15%。
[0123]其结果是，获得了以下的结果。并且，“无峰值光量”是因为监视基板上的光学性膜厚未达到λ/4。
[0124]?峰值光量:无，
[0125]?停止光量:72.94%,
[0126].获得的物理膜厚:36.53nm，
[0127]?膜厚误差:0%。
[0128]并且，在本例中，获得了如目标物理膜厚那样的36.53nm。
[0129](实施例4)
[0130]不设置第2干涉滤光器364，并使用blue-LED (B-LED。输出光的光谱的半高全宽为50nm)作为第三LED36，除此以外，以与实施例3相同的条件获得出射光，使用该出射光通过光学式膜厚计I的受光部7检测接收光量。
[0131]以与实施例3相同的方法、条件进行膜厚控制的验证。其结果是，获得了以下的结果O
[0132]?峰值光量:无，
[0133]?停止光量:72.94%,
[0134].获得的物理膜厚:37.0nm,
[0135]?膜厚误差:1.29%。
[0136]并且，在本例中，获得了比目标物理膜厚厚的37.0nm。
[0137](探讨)
[0138]在实施例1、3中，能够确认到，作为目的的薄膜(目标物理膜厚)在折射率、膜厚方面都如设计值那样理想地成膜(与理论值大致一致)。这表示，相对于100%光量的变化量较大，即能够提高膜厚测量的控制精度。与此相对，在实施例2、4中确认到，膜厚误差较大(实施例2:-0.61%，实施例4:1.29% )，无法形成如设计值那样的薄膜。这表示，相对于100%光量的变化量较小，即膜厚测量的控制精度变差。如果控制精度变差，则随着监视器膜的层数增加，测量膜厚的误差有进一步增大的倾斜，从而无法将成膜后的层叠膜用于光学薄膜。根据以上内容，能够确认作为本发明的一个示例的实施例1、3的意义。
【权利要求】
1.一种LED光源装置，所述LED光源装置具有: 多个LED发光源； 多个准直构件，它们配置于各发光源的下游侧，并使来自各发光源的入射光分别准直地射出； 多个第I滤光构件，它们配置于各准直构件的下游侧，并仅使入射光中的特定波长区域以上的光透射和/或反射，或者仅使特定波长区域以下的光透射和/或反射而射出；以及聚光构件，其配置于下游侧的第I滤光构件的更下游侧，并使来自各第I滤光构件的入射光会聚而射出， 所述LED光源装置的特征在于， 在各准直构件的下游侧且在各第I滤光构件的上流侧配置有第2滤光构件，所述第2滤光构件仅使来自各准直构件的入射光中的特定范围的波长透射而射出。
2.根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于， 第2滤光构件构成为,朝向第I滤光构件的出射光具有达到20nm以下的半高宽的光输出的光谱分布。
3.根据权利要求1或2所述的LED光源装置，其特征在于， 在各发光源分别组装有用于单独控制输出功率的驱动电路。
4.一种LED光源装置，所述LED光源装置具有: 作为发光源的第一 LED、第二 LED及第三LED ； 作为准直构件的三个准直透镜，它们配置于各发光源的下游侧，并且使来自各发光源的入射光分别准直地射出； 作为第I滤光构件的第I 二向色滤光器和第2 二向色滤光器，所述第2 二向色滤光器配置于比所述第I 二向色滤光器靠下游侧，所述第I 二向色滤光器和第2 二向色滤光器配置于各准直构件的下游侧，并且仅使入射光中的特定波长区域以上的光透射和/或反射而射出；以及 作为聚光构件的聚光透镜，其配置于第2 二向色滤光器的下游侧，并且使来自该第2 二向色滤光器的入射光会聚而射出， 所述LED光源装置的特征在于， 第一 LED以使光轴与透镜中心一致的状态设置在与聚光透镜离开预定距离的位置，并且，在第一 LED与聚光透镜之间,两个二向色滤光器分别以镜面相对于第一 LED的光轴倾斜45度的状态隔开预定间隔进行配置， 第二 LED和第三LED以使光轴一致的状态设置成,分别相对于两个二向色滤光器的镜面具有45度的角度，并且与第一 LED的光轴正交，并且，第I 二向色滤光器设置在第一 LED与第二 LED这两者的光轴交叉的位置，第2 二向色滤光器设置在第一 LED与第三LED这两者的光轴交叉的位置， 在各准直透镜的下游侧且在各二向色滤光器的上流侧配置有作为第2滤光构件的第I干涉滤光器、第2干涉滤光器以及第3干涉滤光器，所述第I干涉滤光器、第2干涉滤光器以及第3干涉滤光器仅使来自各准直透镜的入射光中的特定范围的波长透射而射出。
5.根据权利要求4所述的LED光源装置，其特征在于， 各干涉滤光器构成为，使朝向两个二向色滤光器的出射光具有达到20nm以下的半高宽的光输出的光谱分布。
6.根据权利要求4或5所述的LED光源装置，其特征在于， 在各LED分别组装有用于单独控制输出功率的驱动电路。
7.一种膜厚测量装置，其为光学式的膜厚测量装置， 所述膜厚测量装置将来自投光器的光作为出射光照射至基板的形成有薄膜的所述薄膜面上，并且，根据基于该出射光的来自所述基板的透射光或反射光的受光信息来确定所述薄膜的厚度， 所述膜厚测量装置的特征在于， 所述投光器由权利要求1?6中的任一项所述的LED光源装置构成， 将来自所述聚光构件的出射光用作来自所述投光器的光。
8.一种薄膜形成装置，其具有: 能够旋转的拱顶状的基板保持器，其配设于真空容器内； 成膜构件，其在所述真空容器内配设成与所述基板保持器面对；以及膜厚测量构件，其对保持于所述基板保持器的基板照射光来对堆积于所述基板的薄膜进行膜厚测量， 所述薄膜形成装置的特征在于， 所述膜厚测量构件由权利要求7所述的膜厚测量装置构成。
9.一种薄膜形成装置，其具有: 能够旋转的大致圆筒状的基板保持器，其配设于真空容器内； 溅镀构件，其在所述真空容器内配设于所述基板保持器的外侧；以及膜厚测量构件，其对保持于所述基板保持器的基板照射光来对堆积于所述基板的薄膜进行膜厚测量， 所述薄膜形成装置的特征在于， 所述膜厚测量构件由权利要求7所述的膜厚测量装置构成。
【文档编号】G01B11/06GK104169676SQ201280069673
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年2月27日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】佐井旭阳, 日向阳平, 大泷芳幸, 宫内充祐, 长江亦周 申请人:株式会社新柯隆