Led光源裝置、膜厚測量裝置以及薄膜形成裝置制造方法
【專利摘要】提供能夠增大光量變化量的膜厚測量用的LED光源裝置(30)。LED光源裝置(30)配置有：多個LED發(fā)光源(34～36)；多個準直構件(342、352、362)，它們配置于各發(fā)光源的下游側，并使來自各發(fā)光源的入射光分別準直地射出；多個第1濾光構件(37、38)，它們配置于各準直構件的下游側，并僅使入射光中的特定波長區(qū)域以上的光透射和/或反射，或者僅使特定波長區(qū)域以下的光透射和/或反射而射出；以及聚光構件(39)，其配置于第1濾光構件(38)的更下游側，并使來自各第1濾光構件的入射光會而射出，并且，在各準直構件(342、352、362)的下游側且在各第1濾光構件(37、38)的上流側，配置有僅使來自各準直構件的入射光中的特定范圍的波長透射而射出的第2濾光構件(344、354、364)。
【專利說明】LED光源裝置、膜厚測量裝置以及薄膜形成裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及LED光源裝置、膜厚測量裝置以及薄膜形成裝置，所述LED光源裝置特別適合使用于在光學薄膜的膜厚測量裝置中使用的投光器，所述膜厚測量裝置包括該光源裝置來作為投光器，在所述薄膜形成裝置組裝有該膜厚測量裝置。
【背景技術】
[0002]作為用于對膜厚測量的對象基板照射分布在預定的波長區(qū)域的光的光源裝置，已知采用多個發(fā)光二極管(LED)作為其光源的光源裝置(專利文獻I)。另外，作為用于觀察或檢查等的光源裝置，也已知采用多個LED的光源裝置(專利文獻2)。專利文獻1、2的LED光源裝置都是在多個LED的下游側配置二向色濾光器作為光學過濾器。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2002-81910號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2006-139044號公報
【發(fā)明內容】
[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]可是，在上述以前的LED光源裝置中，由于僅將二向色濾光器作為光學過濾器來使用，因此，來自該光源裝置的照射光的波長帶較寬。具體來說，其照射光的半高寬(FWHM)寬至超過20nm。
[0009]可是，為了提高對光學設備的控制精度，希望提高光學薄膜的膜厚精度。對于光學薄膜的高精度的膜厚控制來說，該膜厚的測量是不可或缺的，提出有在膜厚控制中使用的膜厚測量裝置。在膜厚測量中，優(yōu)選使用在響應性等方面優(yōu)異的光學式膜厚計。并且，在此所說的膜厚表示光學薄膜的膜厚，是取決于物理性膜厚和折射率的值。在這樣的光學膜厚的測量中使用上述半高寬較廣的照射光的情況下，光量變化量較小，因此難以控制光學膜厚，從而存在控制精度降低的情況。
[0010]在本發(fā)明的一方面，提供一種LED光源裝置、膜厚測量裝置以及薄膜形成裝置，所述LED光源裝置能夠使在膜厚測量中使用時的光量變化量增大，所述膜厚測量裝置提高控制精度，所述薄膜形成裝置使用該膜厚測量裝置。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]本
【發(fā)明者】們對適用于光學薄膜的測量或膜厚控制的在膜厚測量裝置中使用的LED光源裝置進行了專心研究，其結果是發(fā)現(xiàn)了下述情況:如果光源裝置構成為能夠照射控制波長區(qū)域較窄、具體來說半高寬窄到20nm左右以下的波長帶的照射光，則能夠增大將該光源裝置用于膜厚測量時的光量變化量。另外，還發(fā)現(xiàn):通過使用這樣的特定的LED光源裝置來構成膜厚測量裝置，光學膜厚的控制精度得以提高。
[0013]并且，在以下內容中，在示出發(fā)明的實施方式的附圖中標記對應的標號進行說明，但該標號僅是為了使發(fā)明容易理解，并不對發(fā)明進行限定。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，提供一種預定結構的LED光源裝置(30)。該LED光源裝置(30)的特征在于，具有:多個LED發(fā)光源(34?36);多個準直構件(342、352、362)，它們配置于各發(fā)光源的下游側，用于使來自各發(fā)光源的入射光分別準直地射出；多個第I濾光構件(37、38)，它們配置于各準直構件的下游側，用于僅使入射光中的特定波長區(qū)域以上的光透射和/或反射，或者僅使特定波長區(qū)域以下的光透射和/或反射而射出；以及聚光構件(39)，其配置于下游側的第I濾光構件(38)的更下游側，用于使來自各第I濾光構件的入射光會聚而射出，在各準直構件(342、352、362)的下游側且在各第I濾光構件(37、38)的上流側，配置有第2濾光構件(344、354、364)，所述第2濾光構件(344、354、364)用于僅使來自各準直構件的入射光中的特定范圍的波長透射而射出。
[0015]另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種預定結構的膜厚測量裝置(I)。該膜厚測量裝置(I)為光學式的膜厚測量裝置，所述膜厚測量裝置將來自投光器(3)的光作為出射光(LI)照射至基板(S)的形成有薄膜的所述薄膜面上，并且，根據(jù)基于該出射光的來自所述基板的反射光(L2)的受光信息來確定所述薄膜的厚度，所述膜厚測量裝置的特征在于，所述投光器由所述LED光源裝置(30)構成，將來自所述聚光構件(39)的出射光(LI)用作來自所述投光器(3)的光。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種預定結構的薄膜形成裝置(100)。該薄膜形成裝置
(100)的特征在于，具有:能夠旋轉的拱頂狀的基板保持器(104)，其配設于真空容器(102)內；成膜構件(106)，其在真空容器內配置成與基板保持器面對；以及膜厚測量構件，其對保持于基板保持器的基板(S)照射光來對堆積于所述基板的薄膜進行膜厚測量，該膜厚測量構件由所述膜厚測量裝置(I)構成。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種預定結構的薄膜形成裝置(200)。該薄膜形成裝置(200)的特征在于，具有:能夠旋轉的大致圓筒狀的基板保持器(204)，其配設于真空容器(202)內；濺鍍構件(206)，其在真空容器內配設于基板保持器的外側；以及膜厚測量構件，其對保持于基板保持器的基板(S)照射光來對堆積于所述基板的薄膜進行膜厚測量，該膜厚測量構件由所述膜厚測量裝置(I)構成。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明的LED光源裝置，在配置于多個LED發(fā)光源的下游側的多個準直構件各自的下游側、且僅使入射光中的特定波長區(qū)域以上或者特定波長區(qū)域以下的光透射的多個第I濾光構件的上流側，配置有僅使來自各準直構件的入射光中的特定范圍的波長透射的第2濾光構件，因此能夠使來自光源裝置的出射光的波長帶(半高寬)變窄。其結果是，在將該LED光源裝置使用于膜厚測量裝置的投光器的情況下，能夠增大透射率或反射率的變化量(光量變化量)，從而能夠提高膜厚的控制精度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的膜厚測量裝置，由于投光器由上述LED裝置構成，因此能夠從投光器向測量對象的基板的薄膜面照射出波長帶較窄的出射光，從而提高了膜厚的控制精度。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的薄膜形成裝置，由于具備上述膜厚測量裝置，因此在薄膜成膜時，能夠提高膜厚的控制精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是示出作為本發(fā)明的膜厚測量裝置的一個示例的光學式膜厚計的系統(tǒng)結構圖。
[0023]圖2是示出作為本發(fā)明的LED光源裝置的一個示例的LED光源投光器的系統(tǒng)結構圖。
[0024]圖3是示出來自在圖2的LED光源投光器中使用的各干涉濾光器的出射光的透射特性、和在各干涉濾光器的下游側配置的二向色濾光器的出射光的透射特性的光譜分布圖。
[0025]圖4是示出使用圖2的LED光源投光器對各LED施加相同的電力時和對各LED施加調整后的不同的電力時的、透過各干涉濾光器和各二向色濾光器的、來自各LED的出射光的強度特性的圖。
[0026]圖5是在從正面觀察作為本發(fā)明的薄膜形成裝置的一個示例的、具備拱頂式保持器的蒸鍍裝置時的概要結構說明圖。
[0027]圖6是在俯視觀察作為本發(fā)明的薄膜形成裝置的一個示例的、具備旋轉鼓式保持器的濺鍍裝置時的概要結構說明圖。
[0028]圖7是示出作為本發(fā)明的膜厚測量裝置的其他示例的光學式膜厚計的系統(tǒng)結構圖。
[0029]圖8是示出對圖5所示的蒸鍍裝置組裝有圖1的反射型膜厚計和圖7的透射型膜厚計這兩者的情況的示意圖。
[0030]標號說明
[0031]l、la:光學式膜厚計(膜厚測量裝置)；3:投光器；5:光纖體(導光構件)；52:第I光纖；54:第2光纖；7:受光器；9:控制裝置；
[0032]30 =LED光源投光器(LED光源裝置)；32:殼體；34?36:第一 LED?第三LED (發(fā)光源)；342、352、362:第I準直透鏡?第3準直透鏡(準直構件)；344、354、364:第I干涉濾光器?第3干涉濾光器(第2濾光構件)；346、356、366:第I驅動電路?第3驅動電路；37:第I 二向色濾光器(第I濾光構件);38:第2 二向色濾光器(第I濾光構件);39 --聚光透鏡(聚光構件);S:監(jiān)視基板或實體基板；
[0033]100、100a、100b:蒸鍍裝置(薄膜形成裝置)；102:真空容器；104:旋轉保持器；106:成膜構件；108:真空密封部；
[0034]200:濺鍍裝置(薄膜形成裝置)；202:真空容器；204:旋轉鼓式保持器；206:濺鍍構件；208:真空密封部。
【具體實施方式】
[0035]以下，基于附圖對上述發(fā)明的實施方式進行說明。
[0036]首先，對作為本發(fā)明的膜厚測量裝置的一個示例的光學式膜厚計的結構例進行說明。
[0037]如圖1所示，本例的光學式膜厚計I為反射型的光學式膜厚計，其具備投光器3、光纖體5、受光器7作為主要的結構元件。
[0038]投光器3是輸出在測量中使用的出射光(也稱作測量光。)L1的裝置，在本例中，由作為本發(fā)明的LED光源裝置的一個示例的LED光源投光器30 (參照圖2)構成，其詳細情況在后面敘述。由電源(省略圖示)對投光器3供給電力，并且構成為將具有任意波長的測量光LI輸出至后述的第I光纖52的一端。
[0039]光纖體5由分支成兩部分的束狀光纖(bundle fiber)構成，該分支成兩部分的束狀光纖由投光側的第I光纖52和受光側的第2光纖54構成，光纖體5被集中于不銹鋼制的分支成兩部分的柔性管內。第I光纖52的一端與投光器3連接，第2光纖54的一端與受光器7連接。第I光纖52及第2光纖54兩者的另一端52a、54a集中成一束而構成光纖體端部5a，該端部5a配設成朝向作為測量對象的監(jiān)視基板或實體基板S (參照圖5、6。以下相同)。從光纖體端部5a照射出的出射光LI形成為直徑約為5?6mm的圓形截面。
[0040]受光器7是通過第2光纖54來接收基于出射光LI的來自監(jiān)視基板或實體基板S的反射光L2的裝置，受光器7也可以具備作為光檢測構件的分光器(省略圖示)。在分光器中，基于由受光器7接收的反射光L2的受光信息進行預定的分析(反射光L2的波長或反射率的測量等)，基于該分析結果并通過膜厚計控制用PC(也稱作控制裝置)9來計算出光學薄膜的膜厚或光學特性等。
[0041]在本例中，從由投光器3輸出出射光LI到由受光器7接收反射光L2，的路徑如下所述。從投光器3輸出的出射光LI在第I光纖52中從一端向另一端52a的方向傳導,并從光纖體端部5a朝向監(jiān)視基板或實體基板S照射。照射至監(jiān)視基板或實體基板S的出射光LI在監(jiān)視基板或實體基板S的表面發(fā)生反射而成為反射光L2，該反射光L2到達光纖體端部5a。然后,只有來自監(jiān)視基板或實體基板S側的測量光(反射光L2)從受光側的光纖54的另一端54a向一端的方向傳導，并被引導至受光器7。
[0042]對于監(jiān)視基板S或作為成膜對象的實體基板S，優(yōu)選使用由玻璃等材料形成的部件。在本例中，采用板狀的部件作為監(jiān)視基板或實體基板S，但其形狀并不限定于這樣的板狀部件。另外，也可以是能夠在表面形成薄膜的其他形狀，例如透鏡形狀、圓筒狀、圓環(huán)狀這樣的形狀。在此，玻璃材料是由二氧化硅(S12)形成的材料，具體來說，可以列舉出石英玻璃、堿石灰玻璃、硼硅酸鹽玻璃等。
[0043]另外，監(jiān)視基板或實體基板S的材料并不限定于玻璃，也可以是塑料樹脂等。作為塑料樹脂的例子，可以列舉出例如從由聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、尼龍、聚碳酸酯-聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚碳酸酯-聚對苯二甲酸丁二酯共聚物、丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯以及聚丙烯構成的族群選擇出的樹脂材料、或者這些材料與玻璃纖維及/或碳纖維的混合物等。
[0044]如圖2所示，本例的LED光源投光器30具有殼體32。在殼體32內，分別在預定的位置固定配置有:多個發(fā)光源；多個準直構件，它們分別使來自各發(fā)光源的具有某種程度發(fā)散的出射光準直地射出；多個第2濾光構件，它們僅使來自各準直構件的入射光(透射光)中的特定范圍的波長透過并射出；多個第I濾光構件，它們使來自各第2濾光構件的出射光(透射光)中的特定波長區(qū)域以上的光透過，或者使特定波長區(qū)域以下的光透過并射出；以及聚光構件，其使來自下游側的第I濾光構件的出射光(包括透射光和反射光這兩者)集中并射出。
[0045]第I光纖52 (也參照圖1)的一端與殼體32連接，通過該一端接收來自聚光構件的出射光LI (參照圖1)的輸出。并且，在殼體32內的作為聚光構件的聚光透鏡(后述)的下游側也可以具備快門機構(省略圖示)。該情況下的快門機構例如能夠由作為驅動源的步進馬達、旋轉式的遮蔽板以及位置檢測器等構成。遮蔽板例如由遮蔽部和切口部構成，所述遮蔽部用于遮蔽來自聚光透鏡的出射光，所述切口部使該出射光向第I光纖52側通過，遮蔽板能夠構成為，通過使遮蔽板旋轉，由此將周期性的脈沖狀的光束向第I光纖52側傳送。步進電機例如能夠構成為，從控制裝置9 (參照圖1)接收控制信號，從而使遮蔽板以預定的旋轉速度旋轉。
[0046]在本例中，作為多個發(fā)光源，采用了輸出波長的特性不同的3個發(fā)光二極管(LED) 34?36。特別是，優(yōu)選使用使幾百mA以上的電流流過的大功率LED。該大功率LED與炮彈型LED相比在光量和熱穩(wěn)定性等方面有利。并且，在本發(fā)明中使光源的個數(shù)為“多個”是為了排除僅使用一個LED的情況，當然并非限定為本例的3個。
[0047]在本例中，示出了下述情況:采用發(fā)紅色光用的大功率LED(R-LED)作為第一LED34，采用發(fā)綠色光用的大功率LED (G-LED)作為第二 LED35，采用發(fā)藍色光用的大功率LED (B-LED)作為第三 LED36。
[0048]在本例中，對第一 LED34采用具有輸出功率的峰值出現(xiàn)在620?640nm(優(yōu)選為630nm)附近這一輸出波長特性的光源，對第二 LED35采用具有輸出功率的峰值出現(xiàn)在510?530nm(優(yōu)選為520nm)附近這一輸出波長特性的光源，對第三LED36采用具有輸出功率的峰值出現(xiàn)在440?460nm(優(yōu)選為450nm)附近這一輸出波長特性的光源。但是，在本發(fā)明中，對于作為光源的LED，除了上述單色LED外，也可以用發(fā)白色光用的大功率LED (W-LED)來替換LED34?36中的至少一個。作為W-LED，例如可以例示出對LED芯片實施添加有熒光涂料的樹脂模壓而成的LED。對于這種W-LED，能夠使用具備下述這樣的輸出波長特性的光源:分布在大約420?700nm的波長區(qū)域，并且第I峰值出現(xiàn)在470nm附近，第2峰值出現(xiàn)在560nm附近。
[0049]作為多個準直構件，可以列舉出準直透鏡(平凸透鏡、消色差透鏡等)342、352、362 等。
[0050]作為多個第I濾光構件，可以列舉出二向色濾光器(長通濾光器或短通濾光器)37、38等。第I 二向色濾光器37采用具備下述透射特性的部件:對520nm以前的光的透射率近似于0，并且對600nm以后的波長區(qū)域的光的透射率近似于100。在第I 二向色濾光器37的下游側配置的第2 二向色濾光器38采用具備下述透射特性的部件:對450nm以前的光的透射率近似于0，并且對600nm以后的波長區(qū)域的光的透射率近似于100。
[0051]作為聚光構件，可以列舉出聚光透鏡39等。
[0052]在本例中，作為R-LED的第一 LED34在殼體32內以使光軸與透鏡中心一致的狀態(tài)設置在與聚光透鏡39離開預定距離的位置。在該第一 LED34與聚光透鏡39之間，二向色濾光器37、38分別以鏡面相對于第一 LED34的光軸傾斜45度的狀態(tài)隔開預定間隔進行配置。與此相對，作為G-LED的第二 LED35和作為B-LED的第三LED36這兩個LED35、36以使光軸一致的狀態(tài)設置成，分別相對于二向色濾光器37、38的鏡面具有45度的角度，并且與第一 LED34的光軸正交。
[0053]第I 二向色濾光器37設置在第一 LED34與第二 LED35這兩者的光軸交叉的位置。第2 二向色濾光器38設置在第一 LED34與第三LED36這兩者的光軸交叉的位置。
[0054]作為多個第2濾光構件，例示出了干涉濾光器(BPF)344、354、364。并且，也可以使用色散元件來代替上述BPF(帶通濾光器)。在本例中，特征如下:將這樣的第2濾光構件配置在各準直構件的下游側且各第I濾光構件的上流側。特別是，作為第2濾光構件，優(yōu)選構成為具有下述這樣的光輸出的光譜分布--第I濾光構件的朝向下游側的出射光為20nm以下(優(yōu)選在15nm左右以下)的半高寬。
[0055]這樣，能夠從聚光透鏡39射出波長帶較窄的出射光LI，從而能夠有助于提高膜厚計I的光學膜厚的控制精度。
[0056]在本發(fā)明中，半高寬是指，在光輸出的光譜分布中相對放射強度達到峰值的50%的波長寬度。并且，在光譜線的輪廓中，將其極大值的1/2強度的兩點間的間隔稱為半高全寬(FWHM:Full Width at Half Maximum)，將其一半稱為半高半寬(HWHM:Half Width atHalf Maximum)，在本發(fā)明中，半高寬是指前者。
[0057]在將來自半高寬較寬的第2濾光構件的出射光用于光學膜厚的測量的情況下，反射率的變化量(本例中的光量變化量)變小。如果光量變化量小，則控制光學膜厚時的控制精度降低。對此，通過將出射光的半高寬調整為窄至20nm以下的范圍，能夠增大膜厚控制時的光量變化量，最終能夠提高控制精度。
[0058]在本例中，作為與第一 LED34對應的第I干涉濾光器344，采用具備下述透射特性的部件:對620?640nm(優(yōu)選為630nm)附近的光的透射率近似于100，且對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于O。作為與第二 LED35對應的第2干涉濾光器354，采用具備下述透射特性的部件:對510?530nm(優(yōu)選為520nm)附近的光的透射率近似于100，且對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于O。作為與第三LED36對應的第3干涉濾光器364,采用具備下述透射特性的部件:對440?460nm(優(yōu)選為450nm)附近的光的透射率近似于100，且對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于O。并且，在用W-LED替換上述單色LED (LED34?36)中的至少一個而作為發(fā)光源的情況下，作為與該替換后的W-LED對應的干涉濾光器，以對應于該替換后的W-LED所具有的輸出特性、且與上述單色LED的情況相同的要點來構成干涉濾光器。
[0059]圖3是示出來自在本例中使用的干涉濾光器344、354、364的出射光的透射特性、和來自在干涉濾光器344、354、364的下游側配置的二向色濾光器37、38的出射光的透射特性的光譜分布圖。
[0060]在本例中，總之，如圖3所示，無論是單色LED還是白色LED，在來自第一 LED34的位置處的LED的出射光之中的、通過了第I干涉濾光器344的出射光具備下述這樣的透射特性:對620?640nm(優(yōu)選為630nm)附近的光的透射率近似于100，對這以外的波長區(qū)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濾光器37、38而被引導至聚光透鏡39。
[0061]對于來自第二 LED35的位置處的LED的出射光之中的、通過了第2干涉濾光器354的出射光，其具備下述這樣的透射特性:對510?530nm(優(yōu)選為520nm)附近的光的透射率近似于100，對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于0，所述出射光在二向色濾光器37反射，另一方面，穿透接下來的二向色濾光器38而被引導至聚光透鏡39。
[0062]對來自第三LED36的位置處的LED的出射光之中的、通過了第3干涉濾光器364的出射光，其具備下述這樣的透射特性:對440?460nm(優(yōu)選為450nm)附近的光的透射率近似于100，對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于0，所述出射光在二向色濾光器38反射而被引導至聚光透鏡39。
[0063]并且，穿透各個二向色濾光器37、38或被其反射而引導至聚光透鏡39以外的方向的光被光吸收體(省略圖示)吸收。
[0064]返回圖2。優(yōu)選的是，在本例的各LED34?36中，分別組裝有用于單獨控制輸出功率的驅動電路346、356、366，并根據(jù)來自控制裝置9(還參照圖1)的指令執(zhí)行對各電路346、356、366的控制?？刂蒲b置9通過單獨控制所述電路346、356、366，能夠單獨調整來自各LED34?36的輸出電平。由此，使在各LED34?36中流動的電流值可變，從而能夠使來自各LED34?36的各種波長的出射光的相對靈敏度(強度)一致。
[0065]圖4示出了使用圖2的LED光源投光器30對各LED34?36施加相同的電力時、和對各LED34?36分別施加調整后的不同的電力時的、來自各LED34?36的穿透了各干涉濾光器344、354、364和各二向色濾光器37、38的出射光的強度特性。
[0066]如圖4所示，可以認為:通過使各波長的出射光的相對靈敏度一致(在圖4中將來自全部的LED34?36的輸出靈敏度統(tǒng)一為100)，由于在實際的膜厚控制時進行增益調整，且該調整大致相同，因此，電氣噪音也為大致相同的等級，最終提高膜厚的控制精度。并且，圖4中的經(jīng)由各電路346、356、366實現(xiàn)的電力調整比為:第一 LED34:第二 LED35:第三LED36 = 1:3:5.I。
[0067]與此相對，在未使來自各LED34?36的各波長的出射光的相對靈敏度一致的情況下，例如按照實際光量等級，在來自第一 LED34的出射光為18%、來自第二1^035的出射光為28%、來自第三LED36的出射光為80%的情況下，在膜厚控制時對其分別利用90%的情況下，膜厚控制時的增益調整的程度互不相同，其結果是，產(chǎn)生的電氣噪音等級不同。在該示例的情況下，來自第一 LED34的出射光的增益調整程度大，在此容易產(chǎn)生噪音。由于產(chǎn)生這樣的噪音，會導致膜厚的控制精度變差。
[0068]如以上說明的那樣，在本例的LED光源投光器30中，在配置于多個LED34?36的下游側的多個準直透鏡342、352、362各自的下游側且在多個二向色濾光器37、38的上游側的位置，配置干涉濾光器344、354、364，能夠僅使來自各準直透鏡342、352、362的入射光中的特定范圍的波長、具體來說僅使半高寬達到20nm以下的出射光穿透并入射至聚光透鏡39。其結果是，在使用包括投光器30的膜厚計I來進行膜厚控制的情況下，能夠加大光量變化量，從而能夠提高膜厚的控制精度。
[0069]接下來，對將本例的光學式膜厚計I向薄膜形成裝置安裝的安裝例進行說明。
[0070]如圖5所示,作為薄膜形成裝置的一個示例的蒸鍍裝置100具有旋轉保持器104和成膜構件106，該旋轉保持器104配設在真空容器102內，該成膜構件106與該旋轉保持器104面對且設在該旋轉保持器104的下方側。
[0071]真空容器102是公知的薄膜形成裝置通常所采用的不銹鋼制的、呈大致長方體形狀的中空體。
[0072]旋轉保持器104形成為大致拱頂狀，并使旋轉軸朝向上下方向而配置在真空容器102內，旋轉保持器104具有作為基板保持構件的功能。在旋轉保持器104的基板保持面設有預定尺寸的開口部(省略圖示)，在成膜時，通過工件夾具(省略圖示)將監(jiān)視基板或實體基板S安裝于此。
[0073]成膜構件106設置在真空容器102的下方側的與旋轉保持器104面對的位置，例如由放入坩堝的蒸鍍物質、用于對蒸鍍物質加熱的電子束源、電阻加熱源或高頻線圈等構成。并且，作為成膜構件106，也可以使用由靶材、電極以及電源構成的濺鍍源。
[0074]在本例中，在真空容器102的上側面部分插入有來自光學式膜厚計I的光纖體5。并且，圖中的標號“108”表示在真空容器102的上側面設置的真空密封部。
[0075]從投光器3輸出的出射光LI在第I光纖52中傳導,并從光纖體5的端部5a朝向監(jiān)視基板或實體基板S照射。照射至監(jiān)視基板或實體基板S的出射光LI被監(jiān)視基板或實體基板S反射而成為反射光L2,該反射光L2從光纖體5的端部5a起在第2光纖54中傳導，并被引導至受光器7。
[0076]如圖6所示，作為薄膜形成裝置的一個示例的濺鍍裝置200是進行磁控濺鍍的裝置，其具有:真空容器202 ;作為基板保持器的旋轉鼓式保持器204，其用于安裝監(jiān)視基板或實體基板S ;濺鍍構件206，其設置成面對旋轉鼓式保持器204的外側；以及濺鍍氣體供給構件(省略圖示)。
[0077]與上述圖5的容器102相同，真空容器202是公知的薄膜形成裝置通常所采用的不銹鋼制的、呈大致長方體形狀的中空體。
[0078]旋轉鼓式保持器204形成為大致圓筒狀，并使旋轉軸朝向真空容器202的上下方向進行配置。旋轉鼓式保持器204具有作為監(jiān)視基板或實體基板S的保持構件的功能，監(jiān)視基板或實體基板S通過基板保持器(省略圖示)等排列并安裝于該旋轉鼓式保持器204的外周面。并且，保持器204也可以形成為中空棱柱狀。
[0079]濺鍍構件206由一對靶材、保持靶材的一對磁控濺鍍電極以及電源裝置(均省略圖示)構成。靶材的形狀為平板狀，且設置成靶材的長度方向與旋轉鼓式保持器204的旋轉軸線平行。
[0080]在濺鍍構件206的周圍設有用于供給氬等濺鍍氣體的濺鍍氣體供給構件(省略圖示)。在靶材的周圍成為惰性氣體氣氛的狀態(tài)下，從電源對磁控濺鍍電極施加交流電壓時，靶材周圍的濺鍍氣體的一部分釋放出電子而離子化。該離子加速并與靶材碰撞，由此將靶材表面的原子或粒子(在靶材為鈮的情況下為鈮原子或鈮粒子)擊出。該鈮原子或鈮粒子是作為薄膜的原料的膜原料物質(蒸鍍物質)，其附著于監(jiān)視基板或實體基板S的表面而形成薄膜。
[0081 ] 在濺鍍裝置200中，當旋轉鼓式保持器204旋轉時，保持在旋轉鼓式保持器204的外周面的實體基板和監(jiān)視基板或實體基板S公轉，從而在面對濺鍍構件206的兩處位置反復移動。進而，通過像這樣使監(jiān)視基板或實體基板S及實體基板公轉，利用濺鍍構件206的濺鍍處理依次反復進行，從而在監(jiān)視基板或實體基板S及實體基板的各表面形成薄膜。
[0082]另外，也可以形成為這樣的結構:在濺鍍裝置200安裝等離子產(chǎn)生構件(省略圖示)，在薄膜形成的同時、或在薄膜形成之前(前處理)、或者在薄膜形成之后(后處理)進行等離子處理。另外，也可以形成為使用其他成膜構件來代替濺鍍構件206的結構。
[0083]在本例中，在真空容器202的橫側面部分插入有來自光學式膜厚計I的光纖體5。并且，圖中的標號“ 208 ”表示在真空容器202的橫側面設置的真空密封部。
[0084]從投光器3輸出的出射光LI在第I光纖52中傳導,并從光纖體5的端部5a朝向監(jiān)視基板或實體基板S照射。照射至監(jiān)視基板或實體基板S的出射光LI被監(jiān)視基板或實體基板S反射而成為反射光L2,該反射光L2從光纖體5的端部5a起在第2光纖54中傳導，并被引導至受光器7。
[0085]如上所述，通過對上述裝置100、200安裝光學式膜厚計1，即使在成膜的過程中也能夠測量安裝于保持器104、204的監(jiān)視基板或實體基板S的膜厚等光學特性。
[0086]并且，在上述的示例中，對采用圖1所示的反射型的光學式膜厚計來作為光學式膜厚計的情況進行了例示，但也可以采用例如圖7所示的結構的透射型來代替圖1的反射型。在圖7中示出了在蒸鍍裝置10a安裝透射型的光學式膜厚計的情況。如圖7所示，作為另一示例的光學式膜厚計Ia為透射型的光學式膜厚計，其具備投光器3、投光側的第I光纖52、受光側的第2光纖54以及受光器7而作為主要的結構元件。
[0087]與上述情況相同，投光器3由LED光源投光器30 (參照圖2)構成。其結構如上所述。
[0088]第I光纖52的一端與投光器3連接，第2光纖54的一端與受光器7連接。第I光纖52的另一端52a朝向作為測量對象的監(jiān)視基板或實體基板S(參照圖5、6。以下相同)配設。由此，能夠朝向監(jiān)視基板或實體基板S照射出射光LI。第2光纖54的另一端54a配設成能夠接收穿透監(jiān)視基板或實體基板S的透射光L3。
[0089]受光器7是通過第2光纖54來接收基于出射光LI的來自監(jiān)視基板或實體基板S的透射光L3的裝置，受光器7也可以具備作為光檢測構件的分光器(省略圖示)。在分光器中，基于由受光器7接收的透射光L3的受光信息進行預定的分析(透射光L3的波長或透射率的測量等)，基于該分析結果并通過膜厚計控制用PC(也稱作控制裝置)9來計算出光學薄膜的膜厚或光學特性等。
[0090]在本例中，從由投光器3輸出出射光LI到由受光器7接收透射光L3的路徑如下所述。從投光器3輸出的出射光LI在第I光纖52中從一端向另一端52a的方向傳導，并從該另一端52a朝向監(jiān)視基板或實體基板S照射。照射至監(jiān)視基板或實體基板S的出射光LI穿透監(jiān)視基板或實體基板S而成為透射光L3,該透射光L3從受光側的光纖54的另一端54a朝向一端的方向傳導,并被引導至受光器7。
[0091]并且，如圖8所示，也可以對作為薄膜形成裝置的一個示例的蒸鍍裝置10b安裝圖1的反射型的光學式膜厚計I和圖7的透射型的光學式膜厚計Ia這兩者。并且，在該例的光學式膜厚計Ia中，例示了下述情況:通過以鏡面傾斜45度的狀態(tài)配置的反射鏡使從投光器3輸出的出射光LI朝向監(jiān)視基板或實體基板S照射。這樣，通過對一個監(jiān)視基板或實體基板S使用透射和反射這兩種光學式膜厚計1、Ia,能夠進一步提高形成薄膜時的膜厚的控制精度。
[0092]實施例
[0093](實施例1)
[0094]準備包括圖2的LED光源投光器30的光學式膜厚計1，僅使投光器30的驅動電路356動作從而使第二 LED35亮燈，使來自該第二 LED35的入射光依次穿透第2準直透鏡352、第2干涉濾光器354、二向色濾光器37、38、聚光透鏡39，從而獲得出射光。使用該出射光通過光學式膜厚計I的受光部7檢測接收光量。
[0095]并且，使用白色LED (W-LED)作為投光器30的第二 LED35，另外，使用具備下述這樣的透射特性的部件作為第2干涉濾光器354:對520nm附近的光的透射率為95%，對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于O。該干涉濾光器的半高全寬(FWHM)為10nm。
[0096]使用圖5所示的蒸鍍裝置100進行膜厚控制的驗證。驗證條件如下。
[0097].薄膜組成:Ti02，
[0098].薄膜的折射率 '2.5095 (520nm)
[0099].目標物理膜厚:73.7nm，
[0100]?開始光量:15%。
[0101]其結果是，獲得了以下的結果。并且，“峰值光量”是指監(jiān)視基板上的光學性膜厚為λ /4處的光量，“停止光量”是指成膜結束時的光量，“膜厚誤差”是指實際的物理膜厚相對于目標膜厚的比例。
[0102]?峰值光量:71.6%，
[0103]?停止光量:55.24%，
[0104].獲得的物理膜厚:73.7nm，
[0105]?膜厚誤差:0%。
[0106]并且，在本例中，獲得了如目標物理膜厚那樣的73.7nm。
[0107](實施例2)
[0108]不設置第2干涉濾光器354，并使用green-LED(G-LED。輸出光的光譜的半高全寬為50nm)作為第二LED35，除此以外，以與實施例1相同的條件獲得出射光，使用該出射光通過光學式膜厚計I的受光部7檢測接收光量。
[0109]以與實施例1相同的方法、條件進行膜厚控制的驗證。其結果是，獲得了以下的結果O
[0110]?峰值光量:71.33%，
[0111]?停止光量:55.24%，
[0112].獲得的物理膜厚:73.25nm，
[0113]?膜厚誤差:0.61%。
[0114]并且，在本例中，獲得了比目標物理膜厚薄的73.25nm。
[0115](實施例3)
[0116]準備包括圖2的LED光源投光器30的光學式膜厚計I，僅使投光器30的驅動電路366動作從而使第三LED36亮燈，使來自該第三LED36的入射光依次穿透第2準直透鏡362、第2干涉濾光器364、二向色濾光器38、聚光透鏡39,從而獲得出射光。使用該出射光通過光學式膜厚計I的受光部7檢測接收光量。
[0117]并且，使用白色LED (W-LED)作為投光器30的第三LED36，另外，使用具備下述這樣的透射特性的部件作為第2干涉濾光器364:對520nm附近的光的透射率為95%，對這以外的波長區(qū)域的光的透射率近似于O。該干涉濾光器的半高全寬(FWHM)為10nm。
[0118]使用圖5所示的蒸鍍裝置100進行膜厚控制的驗證。驗證條件如下。
[0119]?薄膜組成:T12,
[0120].薄膜的折射率:2.605 (450nm)
[0121].目標物理膜厚:36.53nm，
[0122]?開始光量:15%。
[0123]其結果是，獲得了以下的結果。并且，“無峰值光量”是因為監(jiān)視基板上的光學性膜厚未達到λ/4。
[0124]?峰值光量:無，
[0125]?停止光量:72.94%,
[0126].獲得的物理膜厚:36.53nm，
[0127]?膜厚誤差:0%。
[0128]并且，在本例中，獲得了如目標物理膜厚那樣的36.53nm。
[0129](實施例4)
[0130]不設置第2干涉濾光器364，并使用blue-LED (B-LED。輸出光的光譜的半高全寬為50nm)作為第三LED36，除此以外，以與實施例3相同的條件獲得出射光，使用該出射光通過光學式膜厚計I的受光部7檢測接收光量。
[0131]以與實施例3相同的方法、條件進行膜厚控制的驗證。其結果是，獲得了以下的結果O
[0132]?峰值光量:無，
[0133]?停止光量:72.94%,
[0134].獲得的物理膜厚:37.0nm,
[0135]?膜厚誤差:1.29%。
[0136]并且，在本例中，獲得了比目標物理膜厚厚的37.0nm。
[0137](探討)
[0138]在實施例1、3中，能夠確認到，作為目的的薄膜(目標物理膜厚)在折射率、膜厚方面都如設計值那樣理想地成膜(與理論值大致一致)。這表示，相對于100%光量的變化量較大，即能夠提高膜厚測量的控制精度。與此相對，在實施例2、4中確認到，膜厚誤差較大(實施例2:-0.61%，實施例4:1.29% )，無法形成如設計值那樣的薄膜。這表示，相對于100%光量的變化量較小，即膜厚測量的控制精度變差。如果控制精度變差，則隨著監(jiān)視器膜的層數(shù)增加，測量膜厚的誤差有進一步增大的傾斜，從而無法將成膜后的層疊膜用于光學薄膜。根據(jù)以上內容，能夠確認作為本發(fā)明的一個示例的實施例1、3的意義。
【權利要求】
1.一種LED光源裝置，所述LED光源裝置具有: 多個LED發(fā)光源； 多個準直構件，它們配置于各發(fā)光源的下游側，并使來自各發(fā)光源的入射光分別準直地射出； 多個第I濾光構件，它們配置于各準直構件的下游側，并僅使入射光中的特定波長區(qū)域以上的光透射和/或反射，或者僅使特定波長區(qū)域以下的光透射和/或反射而射出；以及聚光構件，其配置于下游側的第I濾光構件的更下游側，并使來自各第I濾光構件的入射光會聚而射出， 所述LED光源裝置的特征在于， 在各準直構件的下游側且在各第I濾光構件的上流側配置有第2濾光構件，所述第2濾光構件僅使來自各準直構件的入射光中的特定范圍的波長透射而射出。
2.根據(jù)權利要求1所述的LED光源裝置，其特征在于， 第2濾光構件構成為,朝向第I濾光構件的出射光具有達到20nm以下的半高寬的光輸出的光譜分布。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的LED光源裝置，其特征在于， 在各發(fā)光源分別組裝有用于單獨控制輸出功率的驅動電路。
4.一種LED光源裝置，所述LED光源裝置具有: 作為發(fā)光源的第一 LED、第二 LED及第三LED ； 作為準直構件的三個準直透鏡，它們配置于各發(fā)光源的下游側，并且使來自各發(fā)光源的入射光分別準直地射出； 作為第I濾光構件的第I 二向色濾光器和第2 二向色濾光器，所述第2 二向色濾光器配置于比所述第I 二向色濾光器靠下游側，所述第I 二向色濾光器和第2 二向色濾光器配置于各準直構件的下游側，并且僅使入射光中的特定波長區(qū)域以上的光透射和/或反射而射出；以及 作為聚光構件的聚光透鏡，其配置于第2 二向色濾光器的下游側，并且使來自該第2 二向色濾光器的入射光會聚而射出， 所述LED光源裝置的特征在于， 第一 LED以使光軸與透鏡中心一致的狀態(tài)設置在與聚光透鏡離開預定距離的位置，并且，在第一 LED與聚光透鏡之間,兩個二向色濾光器分別以鏡面相對于第一 LED的光軸傾斜45度的狀態(tài)隔開預定間隔進行配置， 第二 LED和第三LED以使光軸一致的狀態(tài)設置成,分別相對于兩個二向色濾光器的鏡面具有45度的角度，并且與第一 LED的光軸正交，并且，第I 二向色濾光器設置在第一 LED與第二 LED這兩者的光軸交叉的位置，第2 二向色濾光器設置在第一 LED與第三LED這兩者的光軸交叉的位置， 在各準直透鏡的下游側且在各二向色濾光器的上流側配置有作為第2濾光構件的第I干涉濾光器、第2干涉濾光器以及第3干涉濾光器，所述第I干涉濾光器、第2干涉濾光器以及第3干涉濾光器僅使來自各準直透鏡的入射光中的特定范圍的波長透射而射出。
5.根據(jù)權利要求4所述的LED光源裝置，其特征在于， 各干涉濾光器構成為，使朝向兩個二向色濾光器的出射光具有達到20nm以下的半高寬的光輸出的光譜分布。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的LED光源裝置，其特征在于， 在各LED分別組裝有用于單獨控制輸出功率的驅動電路。
7.一種膜厚測量裝置，其為光學式的膜厚測量裝置， 所述膜厚測量裝置將來自投光器的光作為出射光照射至基板的形成有薄膜的所述薄膜面上，并且，根據(jù)基于該出射光的來自所述基板的透射光或反射光的受光信息來確定所述薄膜的厚度， 所述膜厚測量裝置的特征在于， 所述投光器由權利要求1?6中的任一項所述的LED光源裝置構成， 將來自所述聚光構件的出射光用作來自所述投光器的光。
8.一種薄膜形成裝置，其具有: 能夠旋轉的拱頂狀的基板保持器，其配設于真空容器內； 成膜構件，其在所述真空容器內配設成與所述基板保持器面對；以及膜厚測量構件，其對保持于所述基板保持器的基板照射光來對堆積于所述基板的薄膜進行膜厚測量， 所述薄膜形成裝置的特征在于， 所述膜厚測量構件由權利要求7所述的膜厚測量裝置構成。
9.一種薄膜形成裝置，其具有: 能夠旋轉的大致圓筒狀的基板保持器，其配設于真空容器內； 濺鍍構件，其在所述真空容器內配設于所述基板保持器的外側；以及膜厚測量構件，其對保持于所述基板保持器的基板照射光來對堆積于所述基板的薄膜進行膜厚測量， 所述薄膜形成裝置的特征在于， 所述膜厚測量構件由權利要求7所述的膜厚測量裝置構成。
【文檔編號】G01B11/06GK104169676SQ201280069673
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年2月27日 優(yōu)先權日:2012年2月27日
【發(fā)明者】佐井旭陽, 日向陽平, 大瀧芳幸, 宮內充祐, 長江亦周 申請人:株式會社新柯隆