(57)【要約】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。
2013128537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１９１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１３９０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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。
【符号の説明】
【００１７】
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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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  
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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】
【００６２】
［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。【００６３】
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％。【００６４】
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。【００６５】
［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。【００６６】
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。【００６７】
［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。【００６８】
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％。【００６９】
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。【００７０】
［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。【００７１】
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。【００７２】
［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。
【図１】
2013128537.tif 000003
【図２】
2013128537.tif 000004
【図３】
2013128537.tif 000005
【図４】
2013128537.tif 000006
【図５】
2013128537.tif 000007
【図６】
2013128537.tif 000008
【図７】
2013128537.tif 000009
【図８】
2013128537.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月11日(2012.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、該第２フィルタ手段は、各第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おり、半値幅が２０ｎｍ以下の狭波長バンドの照射光を集光手段から出射させるようにしたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
請求項１記載のＬＥＤ光源装置において、各発光源として、バンド幅が２０ｎｍ以内の範囲で出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有するパワーＬＥＤを用いたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
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、該各干渉フィルタは、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おり、半値幅が２０ｎｍ以下の狭波長バンドの照射光を集光レンズから出射させるようにしたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
請求項３記載のＬＥＤ光源装置において、各ＬＥＤとして、バンド幅が２０ｎｍ以内の範囲で出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有するパワーＬＥＤを用いたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
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１〜４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。
【請求項６】
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５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。
【請求項７】
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５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。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月29日(2012.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜中の基板に対し、その薄膜形成面に出射光を照射する投光器と、
該投光器から照射される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その時点での、前記基板の表面に形成されている薄膜の厚みを同定する手段とを、備えた光学式の膜厚測定装置の前記投光器に使用するＬＥＤ光源装置において、
駆動電流が数百ｍＡ以上であって、かつバンド幅が２０ｎｍ以内の範囲で出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有するパワーＬＥＤでそれぞれを構成した複数の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し、
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、該第２フィルタ手段は、各第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おり、半値幅が２０ｎｍ以下の狭波長バンドの照射光を集光手段から前記投光器からの出射光として出射させるようにしたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
成膜中の基板に対し、その薄膜形成面に出射光を照射する投光器と、
該投光器から照射される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その時点での、前記基板の表面に形成されている薄膜の厚みを同定する手段とを、備えた光学式の膜厚測定装置の前記投光器に使用するＬＥＤ光源装置において、
駆動電流が数百ｍＡ以上であって、かつバンド幅が２０ｎｍ以内の範囲で出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有するパワーＬＥＤでそれぞれを構成した、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し、
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、該各干渉フィルタは、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おり、半値幅が２０ｎｍ以下の狭波長バンドの照射光を集光レンズから前記投光器からの出射光として出射させるようにしたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
成膜中の基板に対し、その薄膜形成面に出射光を照射する投光器と、
該投光器から照射される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その時点での、前記基板の表面に形成されている薄膜の厚みを同定する手段とを、備えた光学式の膜厚測定装置において、
前記投光器は、請求項１又は２記載のＬＥＤ光源装置で構成してあり、該ＬＥＤ光源装置の前記集光手段からの出射光を前記投光器から照射される出射光に用いることとした膜厚測定装置。
【請求項４】
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、
基板を保持させた状態で前記基板ホルダを作動させながら、前記成膜手段を作動させることによる、前記基板への成膜中に作動させる膜厚測定手段とを、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３記載の膜厚測定装置で構成してあり、
回転中の前記基板ホルダに保持される前記基板からの、前記膜厚測定装置の投光器から照射される出射光に基づく透過光又は反射光が目標膜厚と関連づけた所定光量に到達したときに前記成膜手段の作動を停止するようにした薄膜形成装置。
【請求項５】
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、
基板を保持させた状態で前記基板ホルダを作動させながら、前記スパッタ手段を作動させることによる、前記基板への成膜中に作動させる膜厚測定手段とを、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３記載の膜厚測定装置で構成してあり、
回転中の前記基板ホルダに保持される前記基板からの、前記膜厚測定装置の投光器から照射される出射光に基づく透過光又は反射光が目標膜厚と関連づけた所定光量に到達したときに前記スパッタ手段の作動を停止するようにした薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の薄膜形成装置において、前記膜厚測定手段として、透過型と反射型の２種類の膜厚測定装置を用い、該２種類の膜厚測定装置とも請求項３記載の膜厚測定装置で構成するようにした薄膜形成装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月22日(2013.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜中の基板に対し、その薄膜形成面に出射光を照射する投光器と、
該投光器から照射される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その時点での、前記基板の表面に形成されている薄膜の厚みを同定する手段とを、備えた光学式の膜厚測定装置において、
前記投光器は、ＬＥＤ光源装置で構成してあり、
前記ＬＥＤ光源装置は、
駆動電流が数百ｍＡ以上であって、かつバンド幅が２０ｎｍ以内の範囲で出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有するパワーＬＥＤでそれぞれを構成した複数の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し、
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、該第２フィルタ手段は、各第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おり、半値幅が２０ｎｍ以下の狭波長バンドの照射光を集光手段から前記投光器からの出射光として出射させるようにしたものであり、
前記ＬＥＤ光源装置の前記集光手段からの出射光を前記投光器から照射される出射光に用いることとした膜厚測定装置。
【請求項２】
成膜中の基板に対し、その薄膜形成面に出射光を照射する投光器と、
該投光器から照射される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その時点での、前記基板の表面に形成されている薄膜の厚みを同定する手段とを、備えた光学式の膜厚測定装置において、
前記投光器は、ＬＥＤ光源装置で構成してあり、
前記ＬＥＤ光源装置は、
駆動電流が数百ｍＡ以上であって、かつバンド幅が２０ｎｍ以内の範囲で出力パワーのピークが出現する出力波長特性を有するパワーＬＥＤでそれぞれを構成した、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し、
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、該各干渉フィルタは、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おり、半値幅が２０ｎｍ以下の狭波長バンドの照射光を集光レンズから前記投光器からの出射光として出射させるようにしたものであり、
前記ＬＥＤ光源装置の前記集光手段からの出射光を前記投光器から照射される出射光に用いることとした膜厚測定装置。
【請求項３】
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、
基板を保持させた状態で前記基板ホルダを作動させながら、前記成膜手段を作動させることによる、前記基板への成膜中に作動させる膜厚測定手段とを、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１又は２記載の膜厚測定装置で構成してあり、
回転中の前記基板ホルダに保持される前記基板からの、前記膜厚測定装置の投光器から照射される出射光に基づく透過光又は反射光が目標膜厚と関連づけた所定光量に到達したときに前記成膜手段の作動を停止するようにした薄膜形成装置。
【請求項４】
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、
基板を保持させた状態で前記基板ホルダを作動させながら、前記スパッタ手段を作動させることによる、前記基板への成膜中に作動させる膜厚測定手段とを、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１又は２記載の膜厚測定装置で構成してあり、
回転中の前記基板ホルダに保持される前記基板からの、前記膜厚測定装置の投光器から照射される出射光に基づく透過光又は反射光が目標膜厚と関連づけた所定光量に到達したときに前記スパッタ手段の作動を停止するようにした薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の薄膜形成装置において、前記膜厚測定手段として、透過型と反射型の２種類の膜厚測定装置を用い、該２種類の膜厚測定装置とも請求項１又は２記載の膜厚測定装置で構成するようにした薄膜形成装置。
【国際調査報告】
2013128537.tif 000011
2013128537.tif 000012
2013128537.tif 000013
2013128537.tif 000014