膜厚測(cè)量裝置和成膜裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供能夠高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚的膜厚測(cè)量裝置。膜厚測(cè)量裝置(6)具備：通過(guò)照射側(cè)光纖(f1)向監(jiān)視基板(Sm)照射光的投光器(11)、通過(guò)受光側(cè)光纖(f2)接收從投光器(11)照射后由監(jiān)視基板(Sm)反射的光的受光裝置(22)、和捆扎多個(gè)照射側(cè)光纖(f1)和多個(gè)受光側(cè)光纖(f2)而形成的光學(xué)傳感器用探頭(13)，其中，在光學(xué)傳感器用探頭(13)的與監(jiān)視基板(Sm)對(duì)置的末端面上分別配置有多個(gè)照射側(cè)光纖(f1)的端面和多個(gè)受光側(cè)光纖(f2)的端面，照射側(cè)光纖(f1)的各個(gè)端面以與受光側(cè)光纖(f2)的端面相鄰的狀態(tài)呈圓弧狀或圓環(huán)狀排列，并且，受光側(cè)光纖(f2)的各個(gè)端面以與照射側(cè)光纖(f1)的各個(gè)端面相鄰的狀態(tài)呈圓弧狀或圓環(huán)狀排列。
【專(zhuān)利說(shuō)明】膜厚測(cè)量裝置和成膜裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜厚測(cè)量裝置和搭載有該膜厚測(cè)量裝置的成膜裝置，特別是涉及下述這樣的膜厚測(cè)量裝置和搭載有該膜厚測(cè)量裝置的成膜裝置:為了測(cè)量形成于被測(cè)量用基板的光學(xué)膜厚，所述膜厚測(cè)量裝置通過(guò)光纖向被測(cè)量用基板照射光，并通過(guò)光纖接收由被測(cè)量用基板反射的反射光。

【背景技術(shù)】
[0002]在利用光學(xué)薄膜的各領(lǐng)域中，希望將光學(xué)薄膜高精度地形成為預(yù)定的膜厚。另一方面，在對(duì)光學(xué)薄膜的高精度的膜厚控制中，正確的膜厚測(cè)量是不可或缺的。并且，在此所說(shuō)的膜厚是光學(xué)膜厚，其是由物理膜厚和薄膜的折射率所決定的值。
[0003]作為膜厚的測(cè)量方法，已知利用下述這樣的現(xiàn)象來(lái)測(cè)量膜厚的反射式測(cè)量法:在光學(xué)薄膜的表面上反射的光、和在基板與光學(xué)薄膜的界面處反射的光由于路徑的不同而產(chǎn)生相位差，從而發(fā)生干涉。關(guān)于采用該測(cè)量法的膜厚測(cè)量裝置，提出有多種裝置。
[0004]作為現(xiàn)有的膜厚測(cè)量裝置的一個(gè)示例，可以舉出在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的成膜裝置中搭載的膜厚測(cè)量裝置。在該裝置中，向光學(xué)薄膜投射的光通過(guò)光纖從光源傳播，在基板與光學(xué)薄膜的界面處反射的光通過(guò)光纖傳播至分光器。
[0005]另外，在膜厚測(cè)量裝置搭載于真空成膜裝置內(nèi)的情況下，將監(jiān)視玻璃與最終成為多層膜產(chǎn)品的基板一起設(shè)置在裝置內(nèi)，以與基板相同的條件在監(jiān)視玻璃上也形成薄膜。并且，在成膜工序中，測(cè)量形成于監(jiān)視玻璃側(cè)的薄膜的光學(xué)膜厚來(lái)監(jiān)視成膜狀況。由此，能夠測(cè)量形成于基板側(cè)的多層膜的各層的光學(xué)膜厚。并且，在現(xiàn)有的真空成膜裝置中，在成膜工序中，每當(dāng)進(jìn)行基板上所要形成的多層膜的各層的成膜時(shí)，將監(jiān)視玻璃從成膜后的玻璃更換為新的玻璃、即成膜前的監(jiān)視玻璃。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特許3866933號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]可是，在反射式的膜厚測(cè)量中，在光帶著角度入射到基板的光學(xué)薄膜的情況下，膜厚的測(cè)量值比光垂直照射于光學(xué)薄膜的情況下的膜厚、即本來(lái)的膜厚薄。具體進(jìn)行說(shuō)明，如果設(shè)光相對(duì)于基板的光學(xué)膜的入射角度為9，設(shè)光學(xué)膜的折射率為II，并設(shè)本來(lái)的膜厚為冊(cè)，則膜厚的測(cè)量值(1成為滿足下述的算式(1)的值。
[0011](1 = ((10/112) X V {1^-(81110)2}(1)
[0012]因此，入射角度0越大，則膜厚的測(cè)量誤差八(1( = (10-(1)越大，從而使得膜厚的測(cè)量精度降低。
[0013]并且，如圖9所示，入射角度0相當(dāng)于朝向基板入射的光的光路、和在基板側(cè)反射的光的光路所成的角度的一半。圖9是關(guān)于入射角度的說(shuō)明圖。
[0014]考慮到這樣的入射角度0和膜厚的測(cè)量誤差八(1之間的關(guān)系，在對(duì)光學(xué)薄膜進(jìn)行照射的投光器中，希望盡可能減小實(shí)際照射光的部分的面積(有效投光范圍)以減小入射角度9。
[0015]另外，出于將光高精度地照射至光學(xué)薄膜的預(yù)定位置的目的，存在這樣的情況:在投光器與光學(xué)薄膜之間設(shè)置聚光透鏡，經(jīng)該聚光透鏡對(duì)光學(xué)薄膜照射光。同樣，出于可靠地接收從光學(xué)薄膜反射的反射光的目的，存在這樣的情況:在受光器與光學(xué)薄膜之間設(shè)置受光透鏡，經(jīng)該受光透鏡接收來(lái)自光學(xué)薄膜的反射光。在這種情況下，與光通過(guò)透鏡相應(yīng)地，照度發(fā)生衰減，從而可能會(huì)對(duì)膜厚的測(cè)量精度產(chǎn)生影響。
[0016]此外，如果每當(dāng)在要形成多層膜的基板上進(jìn)行各層的成膜時(shí)更換監(jiān)視玻璃，則在大小、表面狀態(tài)和加工精度這些方面，在監(jiān)視玻璃之間產(chǎn)生偏差，該偏差可能會(huì)影響薄膜測(cè)量精度。
[0017]并且，如果由于以上這樣的原因而沒(méi)有正確地進(jìn)行光學(xué)膜厚的測(cè)量，則反映該測(cè)量結(jié)果而執(zhí)行的膜厚控制的精度也會(huì)降低，從而難以得到所希望的膜厚的薄膜。
[0018]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚的膜厚測(cè)量裝置。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的其他目的在于提供一種能夠基于光學(xué)膜厚的正確的測(cè)量結(jié)果來(lái)高精度地控制形成于基板的薄膜的膜厚的成膜裝置。
[0019]用于解決問(wèn)題的手段
[0020]所述課題通過(guò)下述方案來(lái)解決，根據(jù)本發(fā)明的膜厚測(cè)量裝置，具備:照射裝置，為了測(cè)量形成于被測(cè)量用基板的膜的光學(xué)膜厚，所述照射裝置通過(guò)由光纖構(gòu)成的照射側(cè)光纖向所述被測(cè)量用基板照射光；受光裝置，為了測(cè)量所述光學(xué)膜厚，所述受光裝置通過(guò)由光纖構(gòu)成的受光側(cè)光纖接收從所述照射裝置照射后由所述被測(cè)量用基板反射的光；和探頭，所述探頭是捆扎多個(gè)所述照射側(cè)光纖和多個(gè)所述受光側(cè)光纖而形成的，該探頭在與所述被測(cè)量用基板對(duì)置的一側(cè)所具備的作為端面的對(duì)置面上，分別配置有多個(gè)所述照射側(cè)光纖的端面和多個(gè)所述受光側(cè)光纖的端面，在所述對(duì)置面上，配置有多個(gè)的所述照射側(cè)光纖的各個(gè)端面以都與至少一個(gè)所述受光側(cè)光纖的端面相鄰的狀態(tài)排列成圓弧狀或圓環(huán)狀，并且，配置有多個(gè)的所述受光側(cè)光纖的各個(gè)端面以都與至少一個(gè)所述照射側(cè)光纖的各個(gè)端面相鄰的狀態(tài)排列成圓弧狀或圓環(huán)狀。
[0021]在上述的薄膜測(cè)量裝置中，在探頭的與被測(cè)量用基板對(duì)置的一側(cè)所具備的作為端面的對(duì)置面上，如果照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面彼此相鄰，則從照射裝置對(duì)薄膜照射的光的入射角度變得更小。
[0022]具體進(jìn)行說(shuō)明，關(guān)于從照射側(cè)光纖的端面照射的光朝向薄膜時(shí)的光路、和該光由被測(cè)量用基板反射而朝向受光側(cè)光纖的端面時(shí)的光路所成的角度，如果照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面彼此相鄰，則所述角度比兩種光纖的端面不相鄰的情況更小。另一方面，由于入射角度是上述2個(gè)光路所成的角度的大小的1/2，因此，在照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面彼此相鄰的情況下，入射角度也變得更小。如果像這樣使入射角度變小，則根據(jù)上述的入射角度和膜厚的測(cè)量誤差八(1之間的關(guān)系(具體來(lái)說(shuō)，為上述的式(1)),測(cè)量誤差八(1變小。
[0023]另外，如果照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面彼此相鄰，則能夠通過(guò)受光側(cè)光纖高效地接收反射光。
[0024]此外，關(guān)于膜厚測(cè)量的精度，探頭的端面中的光纖的填充率越高，則膜厚測(cè)量的精度越高，因此，通常在探頭的端面內(nèi)以密集狀態(tài)配置光纖的端面。另一方面，光纖的端面越密集，則照射側(cè)光纖的端面彼此以及受光側(cè)光纖的端面彼此越容易密集。與此相對(duì)，如果在探頭的端面上以照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面分別呈圓弧狀或圓環(huán)狀排列的方式配置各光纖，則能夠高效地實(shí)現(xiàn)照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖彼此相鄰這樣的光纖配置。
[0025]由于以上這樣的作用，在權(quán)利要求1所述的膜厚測(cè)量裝置中，與現(xiàn)有的裝置相比，能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0026]另外，在上述的膜厚測(cè)量裝置中，優(yōu)選的是，在所述對(duì)置面和所述被測(cè)量用基板之間沒(méi)有設(shè)置光學(xué)部件的狀態(tài)下，所述探頭以所述對(duì)置面與所述被測(cè)量用基板的、位于與形成所述膜的一側(cè)相反的一側(cè)的非成膜面對(duì)置。
[0027]在以上的結(jié)構(gòu)中，由于沒(méi)有使用聚光透鏡和受光透鏡，因此光損失得以抑制，在通過(guò)受光側(cè)光纖接收反射光時(shí)，能夠以比較大的照度接收反射光。并且，與通過(guò)受光側(cè)光纖所接收的光的光量的增大相應(yīng)地，提高了為了計(jì)算膜厚而對(duì)該光進(jìn)行分光分析時(shí)的S/N比。因此，根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，能夠以更高的精度測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0028]另外，在上述的膜厚測(cè)量裝置中，更加優(yōu)選的是，構(gòu)成所述探頭的多個(gè)所述照射側(cè)光纖和多個(gè)所述受光側(cè)光纖構(gòu)成了端面在所述對(duì)置面上平齊的束狀光纖，所述對(duì)置面和所述成膜面之間的距離在所述束狀光纖的直徑的2倍以上。
[0029]在以上的結(jié)構(gòu)中，光相對(duì)于薄膜的入射角度、換而言之由薄膜反射的光的反射角度在受光側(cè)光纖的數(shù)值孔徑NA以下。在該情況下，通過(guò)受光側(cè)光纖接收光時(shí)的受光效率進(jìn)一步提高。因此，根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0030]另外，在上述的膜厚測(cè)量裝置中，所述被測(cè)量用基板可以是圓盤(pán)狀或圓環(huán)狀的基板。即，在權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)中，能夠高精度地測(cè)量在圓盤(pán)狀或圓環(huán)狀的被測(cè)量用基板上形成的薄膜的光學(xué)膜厚。進(jìn)而，在能夠?qū)崿F(xiàn)膜厚的多點(diǎn)監(jiān)視的膜厚測(cè)量裝置中，如果使用圓盤(pán)狀或圓環(huán)狀的基板，則與例如矩形狀的基板比較，能夠進(jìn)一步增多監(jiān)視點(diǎn)數(shù)。
[0031]另外，在上述的膜厚測(cè)量裝置中，可以為，所述膜厚測(cè)量裝置具有:所述照射裝置；直流穩(wěn)定電源，所述直流穩(wěn)定電源對(duì)所述照射裝置所具備的光源供給直流電流；所述探頭；分光器，所述分光器具備所述受光裝置，并且輸出與所述受光裝置接收到由所述被測(cè)量用基板反射的光時(shí)的受光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)；放大器，所述放大器對(duì)從該分光器輸出的所述模擬信號(hào)進(jìn)行放大；A/D轉(zhuǎn)換器，所述Α/D轉(zhuǎn)換器將由該放大器放大后的所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；電子計(jì)算機(jī)，所述電子計(jì)算機(jī)基于所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算所述光學(xué)膜厚；和信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路介于所述Α/D轉(zhuǎn)換器和所述電子計(jì)算機(jī)之間，所述信號(hào)處理電路用于在所述電子計(jì)算機(jī)計(jì)算所述光學(xué)膜厚時(shí)對(duì)所述數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理。即，在權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)中，不但具備與通常的薄膜測(cè)量裝置所具備的構(gòu)成設(shè)備相同的設(shè)備，而且能夠高精度地測(cè)量薄膜的光學(xué)膜厚。
[0032]另外，前述的課題通過(guò)下述方案來(lái)解決，本發(fā)明的成膜裝置是通過(guò)在真空容器內(nèi)將蒸鍍材料蒸鍍于基板的表面而在所述基板上形成膜的成膜裝置，所述成膜裝置具備:蒸發(fā)機(jī)構(gòu)，所述蒸發(fā)機(jī)構(gòu)用于使所述蒸鍍材料蒸發(fā)；開(kāi)閉部件，所述開(kāi)閉部件為了切斷該蒸發(fā)機(jī)構(gòu)所蒸發(fā)的所述蒸鍍材料朝向所述基板的表面時(shí)的行進(jìn)路徑而進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作；控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)控制該開(kāi)閉部件的開(kāi)閉；和權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的膜厚測(cè)量裝置，在所述基板和所述被測(cè)量用基板雙方收納于所述真空容器內(nèi)的狀態(tài)下，為了將所述蒸鍍材料蒸鍍于所述基板和所述被測(cè)量用基板雙方的表面，所述蒸發(fā)機(jī)構(gòu)使所述蒸鍍材料蒸發(fā)，所述膜厚測(cè)量裝置測(cè)量形成于所述被測(cè)量用基板的膜的所述光學(xué)膜厚，所述控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所述膜厚測(cè)量裝置對(duì)所述光學(xué)膜厚的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制所述開(kāi)閉部件的開(kāi)閉。
[0033]在以上這樣構(gòu)成的成膜裝置中，由于具備可起到前述的效果的膜厚測(cè)量裝置，因此能夠高精度地測(cè)量膜厚，進(jìn)而，根據(jù)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行膜厚控制。因此，如果是權(quán)利要求6所述的成膜裝置，則能夠基于對(duì)光學(xué)膜厚的正確的測(cè)量結(jié)果高精度地控制形成于基板的薄膜的膜厚。
[0034]另外，在上述的成膜裝置中，更加優(yōu)選的是，在所述基板上形成多層膜的期間，在所述真空容器內(nèi)配置同一個(gè)所述被測(cè)量用基板，并且在所述被測(cè)量用基板上也形成所述多層膜，所述膜厚測(cè)量裝置逐層測(cè)量形成于所述被測(cè)量用基板的所述多層膜中的各層膜的所述光學(xué)膜厚。
[0035]根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在基板上形成多層膜的期間，不更換被測(cè)量用基板，每當(dāng)多層膜的各層形成于被測(cè)量用基板時(shí)，測(cè)量該各層膜的光學(xué)膜厚，因此，能夠抑制因每當(dāng)測(cè)量各層的膜厚時(shí)變換被測(cè)量用基板而產(chǎn)生的影響。因此，如果是權(quán)利要求7所述的成膜裝置，則能夠高精度地測(cè)量形成于基板的多層膜的各層的膜厚，并且能夠根據(jù)其測(cè)量結(jié)果更加高精度地進(jìn)行膜厚控制。
[0036]發(fā)明的效果
[0037]在權(quán)利要求1所述的膜厚測(cè)量裝置中，與現(xiàn)有的裝置相比，能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0038]在權(quán)利要求2所述的膜厚測(cè)量裝置中，與分光分析的S/N比的提高量相應(yīng)地，能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0039]在權(quán)利要求3所述的膜厚測(cè)量裝置中，由于由薄膜反射的光的反射角度在受光側(cè)光纖的數(shù)值孔徑NA以下，因此，能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0040]在權(quán)利要求4所述的膜厚測(cè)量裝置中，能夠高精度地測(cè)量在圓盤(pán)狀或圓環(huán)狀的被測(cè)量用基板上形成的薄膜的光學(xué)膜厚。進(jìn)而，在能夠?qū)崿F(xiàn)膜厚的多點(diǎn)監(jiān)視的膜厚測(cè)量裝置中，如果使用圓盤(pán)狀或圓環(huán)狀的基板，則與矩形狀的基板比較，能夠進(jìn)一步增多監(jiān)視點(diǎn)數(shù)。
[0041]在權(quán)利要求5所述的膜厚測(cè)量裝置中，不但具備與通常的薄膜測(cè)量裝置所具備的構(gòu)成設(shè)備相同的設(shè)備，而且能夠高精度地測(cè)量薄膜的光學(xué)膜厚。
[0042]在權(quán)利要求6所述的成膜裝置中，能夠高精度地測(cè)量膜厚，并根據(jù)該測(cè)量結(jié)果高精度地進(jìn)行膜厚控制。
[0043]在權(quán)利要求7所述的成膜裝置中，可以抑制因在測(cè)量形成于基板的多層膜的各層的光學(xué)膜厚時(shí)針對(duì)每一層都變更被測(cè)量用基板而產(chǎn)生的影響，與此相應(yīng)地，能夠高精度地測(cè)量形成于基板的多層膜的各層的膜厚，并且能夠根據(jù)其測(cè)量結(jié)果更加高精度地進(jìn)行膜厚控制。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1是示出本實(shí)施方式的成膜裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0045]圖2是本實(shí)施方式的探頭的示意側(cè)視圖。
[0046]圖3的㈧和⑶是示出第1例中的光纖的配置位置的圖。
[0047]圖4是示出比較例中的光纖的配置位置的圖。
[0048]圖5的⑷和⑶是示出第2例中的光纖的配置位置的圖。
[0049]圖6是關(guān)于本實(shí)施方式的光纖的配置位置的有效性的說(shuō)明圖。
[0050]圖7的㈧和⑶是示出第2例的其他變形的圖。
[0051]圖8的(八)和(8)是示出第3例中的光纖的配置位置的圖。
[0052]圖9是關(guān)于入射角度的說(shuō)明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0053]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式(以下，稱為本實(shí)施方式)進(jìn)行說(shuō)明。
[0054]首先，參照?qǐng)D1對(duì)本實(shí)施方式的成膜結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出本實(shí)施方式的成膜裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0055]本實(shí)施方式的成膜裝置是通過(guò)在真空容器內(nèi)將蒸鍍材料蒸鍍于基板的表面而在基板上形成多層膜的裝置，特別是利用真空蒸鍍法形成膜的真空蒸鍍裝置100。另外，在本實(shí)施方式的真空蒸鍍裝置100中，將基板(以下，稱為實(shí)際基板3)和膜厚測(cè)量用的監(jiān)視基板&II設(shè)置于真空容器1內(nèi)，能夠一邊測(cè)量在監(jiān)視基板&II側(cè)形成的薄膜的光學(xué)膜厚，一邊基于其測(cè)量結(jié)果控制在實(shí)際基板3側(cè)形成的薄膜的膜厚。
[0056]在此，實(shí)際基板3是指實(shí)際安裝于薄膜利用設(shè)備的基板，實(shí)際基板3例如由玻璃構(gòu)成。另一方面，監(jiān)視基板&II相當(dāng)于被測(cè)量用基板，是僅用于膜厚監(jiān)視的部件，監(jiān)視基板&II由與實(shí)際基板3相同的材料例如玻璃構(gòu)成。特別是，本實(shí)施方式的監(jiān)視基板&II是在俯視觀察時(shí)為圓環(huán)狀的基板，其優(yōu)選的厚度為1.0?2.0111111。
[0057]并且，在本實(shí)施方式中，在監(jiān)視基板&II上以與實(shí)際基板3相同的條件形成多層膜。即，在本實(shí)施方式中，同等看待在實(shí)際基板3側(cè)形成的薄膜的光學(xué)膜厚、和在監(jiān)視基板&II側(cè)形成的薄膜的光學(xué)膜厚，并對(duì)監(jiān)視基板&II側(cè)的薄膜的光學(xué)膜厚進(jìn)行監(jiān)視，由此對(duì)實(shí)際基板8側(cè)的薄膜的光學(xué)膜厚進(jìn)行管理。
[0058]對(duì)真空蒸鍍裝置100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，如圖1所示，作為主要的構(gòu)成要素，真空蒸鍍裝置100具備真空容器1、基板保持器2、蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3、遮擋板4、遮擋板控制單元5和膜厚測(cè)量裝置6。
[0059]在真空容器1的內(nèi)部空間中的上方空間，收納有拱形的基板保持器2，在該基板保持器2的內(nèi)表面安裝有多個(gè)實(shí)際基板3。另外，在基板保持器2的內(nèi)表面的中心位置形成有開(kāi)口 21在該開(kāi)口 23的正下方位置配置有一個(gè)監(jiān)視基板&II。在該位置配置的監(jiān)視基板&II成為這樣的狀態(tài):該監(jiān)視基板&II的一部分通過(guò)上述的開(kāi)口 23露出至拱頂(卜''一 1 )的外側(cè)。
[0060]此外，出于使實(shí)際基板3之間的成膜量均勻的目的，基板保持器2在成膜期間以沿著鉛直方向的旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)。在這期間，監(jiān)視基板&II相對(duì)于基板保持器2相對(duì)旋轉(zhuǎn)。即，在本實(shí)施方式中，監(jiān)視基板&II被保持于與基板保持器2分體的未圖示的監(jiān)視基板保持器，基板保持器2和監(jiān)視基板保持器能夠彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
[0061]另一方面，在真空容器1的內(nèi)部空間中的下方空間具備蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3。該蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3是用于使為了形成薄膜而待蒸鍍到實(shí)際基板3或監(jiān)視基板&II上的蒸鍍材料蒸發(fā)的機(jī)構(gòu)。具體進(jìn)行說(shuō)明，本實(shí)施方式的蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3是與真空蒸鍍裝置通常所具備的蒸發(fā)機(jī)構(gòu)相同種類(lèi)的蒸發(fā)機(jī)構(gòu)，例如可以舉出利用電子束對(duì)保持于未圖示的坩堝的蒸鍍材料進(jìn)行加熱以使其蒸發(fā)的電子束裝置等。
[0062]在基板保持器2和蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3之間設(shè)有遮擋板4。該遮擋板4是開(kāi)閉部件的一個(gè)示例，為了切斷由蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3蒸發(fā)的蒸鍍材料朝向?qū)嶋H基板3或監(jiān)視基板&II的表面時(shí)的行進(jìn)路徑，通過(guò)未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該遮擋板4進(jìn)行開(kāi)閉移動(dòng)。具體進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)遮擋板4處于打開(kāi)位置(在圖1中，是實(shí)線所示的遮擋板4的位置)時(shí)，由蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3蒸發(fā)的蒸鍍材料飛散而能夠供給至實(shí)際基板3或監(jiān)視基板&II。相反，當(dāng)遮擋板4處于閉合位置(在圖1中，是虛線所示的遮擋板4的位置)時(shí)，利用遮擋板4阻礙蒸鍍材料的飛散，其結(jié)果是，不能將蒸鍍材料供給至實(shí)際基板3或監(jiān)視基板&II。
[0063]遮擋板控制單元5相當(dāng)于控制上述遮擋板4的開(kāi)閉的控制機(jī)構(gòu)，在本實(shí)施方式中，遮擋板控制單元5由后述的第2計(jì)算機(jī)？2構(gòu)成。具體進(jìn)行說(shuō)明，第2計(jì)算機(jī)？2經(jīng)未圖示的接口與遮擋板4連接，并且通過(guò)執(zhí)行安裝于第2計(jì)算機(jī)2的控制程序，向遮擋板4輸出控制信號(hào)。并且，當(dāng)遮擋板4從第2計(jì)算機(jī)？2接到控制信號(hào)時(shí)，該遮擋板4根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作。
[0064]膜厚測(cè)量裝置6是對(duì)形成于監(jiān)視基板&II的薄膜的光學(xué)膜厚進(jìn)行測(cè)量的裝置，特別是在本實(shí)施方式中，膜厚測(cè)量裝置6是利用反射法測(cè)量膜厚的裝置。即，本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6使光入射至形成于監(jiān)視基板&II的薄膜，在接收到由監(jiān)視基板&II反射的光之后，對(duì)該反射光進(jìn)行分光而檢測(cè)每種波長(zhǎng)的光強(qiáng)度(光譜然后，基于檢測(cè)出的光強(qiáng)度，計(jì)算出形成于監(jiān)視基板&II的薄膜的光學(xué)膜厚。
[0065]此外，本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6是對(duì)形成于監(jiān)視基板&II上的多層膜中的各層膜的光學(xué)膜厚逐層進(jìn)行測(cè)量的裝置。更具體進(jìn)行說(shuō)明，如前所述，監(jiān)視基板&II與基板保持器2獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，另一方面，在監(jiān)視基板&II的正下方位置配置有未圖示的監(jiān)視基板遮蔽件。該監(jiān)視基板遮蔽件是圓盤(pán)狀的部件，在該監(jiān)視基板遮蔽件的中央部形成有開(kāi)口。監(jiān)視基板8111的一部分通過(guò)該開(kāi)口相對(duì)于蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3露出。
[0066]另一方面，在實(shí)際基板3和監(jiān)視基板&II雙方收納于真空容器1內(nèi)的狀態(tài)下，為了將蒸鍍材料蒸鍍至兩者的表面，蒸發(fā)機(jī)構(gòu)3使蒸鍍材料蒸發(fā)。由此，在實(shí)際基板3和監(jiān)視基板&II各自的成膜面上以大致相同的條件形成薄膜。此時(shí)，監(jiān)視基板&II的成膜面中的形成有薄膜的區(qū)域只有通過(guò)監(jiān)視基板遮蔽件上形成的開(kāi)口而露出的區(qū)域。
[0067]另外，如前所述，在本實(shí)施方式中，在實(shí)際基板3上形成多層膜，每當(dāng)形成各層的薄膜時(shí)，將蒸鍍材料和成膜條件切換為用于形成下一層薄膜的材料和條件。另一方面，雖然以與基板大致相同的條件在監(jiān)視基板&II上也形成多層膜，但是，在本實(shí)施方式中，在一層的薄膜完成后要切換蒸鍍材料和成膜條件的時(shí)刻，使監(jiān)視基板&II相對(duì)于靜止的監(jiān)視基板遮蔽件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。通過(guò)這樣使監(jiān)視基板&11相對(duì)于監(jiān)視基板遮蔽件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此，監(jiān)視基板&II中的、通過(guò)監(jiān)視基板遮蔽件上形成的開(kāi)口而露出的區(qū)域與上述的轉(zhuǎn)動(dòng)角度相對(duì)應(yīng)地偏移，其結(jié)果是，形成有薄膜的區(qū)域與上述的轉(zhuǎn)動(dòng)角度相對(duì)應(yīng)地偏移。
[0068]并且，在此后的成膜處理中，在監(jiān)視基板&II中的、轉(zhuǎn)動(dòng)前已露出的區(qū)域(以下，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)前的露出區(qū)域)和轉(zhuǎn)動(dòng)后露出的區(qū)域(以下，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)后的露出區(qū)域)的重復(fù)范圍內(nèi)形成新層的薄膜。另一方面，在轉(zhuǎn)動(dòng)前的露出區(qū)域中的、沒(méi)有與轉(zhuǎn)動(dòng)后的露出區(qū)域重復(fù)的范圍內(nèi)不形成新層的薄膜。因此，在監(jiān)視基板&II中的、即將執(zhí)行成膜處理之前的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的前后均露出的區(qū)域、與旋轉(zhuǎn)動(dòng)作后不再露出的區(qū)域之間，對(duì)所形成的薄膜的光學(xué)膜厚進(jìn)行比較，由此來(lái)求取在各成膜處理中形成的薄膜的膜厚。
[0069]接下來(lái)，參照?qǐng)D1和圖2對(duì)本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是本實(shí)施方式的探頭的示意側(cè)視圖。
[0070]如圖1所示，作為膜厚測(cè)量裝置6的主要的構(gòu)成部件，膜厚測(cè)量裝置6具有:投光器11、直流穩(wěn)定電源12、光學(xué)傳感器用探頭13、分光器14、放大器15、八/0轉(zhuǎn)換器16、信號(hào)處理電路17和2個(gè)計(jì)算機(jī)1?？0 2。
[0071]投光器11是照射裝置的一個(gè)示例，為了測(cè)量形成于監(jiān)視基板&II的膜的光學(xué)膜厚，投光器11通過(guò)由光纖構(gòu)成的照射側(cè)光纖？1向監(jiān)視基板&II照射光。具體進(jìn)行說(shuō)明，投光器11具有由鹵素?zé)舻葮?gòu)成的光源21，從光學(xué)傳感器用探頭13的末端面照射從光源21發(fā)出的白光，其中，照射側(cè)光纖的端面配置于所述光學(xué)傳感器用探頭13的末端面。在此，投光器11與分光器14同步，從而與分光器14中的入射光強(qiáng)度的輸出周期同步地反復(fù)進(jìn)行光源21的熄滅和點(diǎn)亮。并且，從直流穩(wěn)定電源12對(duì)投光器11所具備的光源21供給直流電流。
[0072]分光器14具備受光裝置22，并且輸出與受光裝置22接收到由監(jiān)視基板&II反射的光時(shí)的受光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。更具體地進(jìn)行說(shuō)明，分光器14所具備的受光裝置22例如由1X0 00111)16(1 06^1。6:電荷稱合器件)構(gòu)成，為了測(cè)量光學(xué)膜厚，所述受光裝置22通過(guò)由光纖構(gòu)成的受光側(cè)光纖接收從投光器11照射后由監(jiān)視基板&II反射的光。分光器14在對(duì)受光裝置22所接收到的光進(jìn)行分光后檢測(cè)每種波長(zhǎng)的光強(qiáng)度(光譜)，并輸出與檢測(cè)結(jié)果相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。在此，從分光器14輸出的電信號(hào)相當(dāng)于與受光裝置22接收到反射光時(shí)的受光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。
[0073]另外，分光器14對(duì)從投光器11照射的光進(jìn)行分光，并輸出表不入射光的每種波長(zhǎng)的光強(qiáng)度、即入射光強(qiáng)度的電信號(hào)。如上所述，分光器14分別輸出表不入射光強(qiáng)度的電信號(hào)和表不反射光強(qiáng)度的電信號(hào)。從分光器14輸出的上述2種電信號(hào)分別被放大器15放大，然后被八/0轉(zhuǎn)換器16轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后，數(shù)字信號(hào)被輸入第2計(jì)算機(jī)19。
[0074]光學(xué)傳感器用探頭13是探頭的一個(gè)示例，是將多個(gè)照射側(cè)光纖和多個(gè)受光側(cè)光纖捆扎起來(lái)而形成的。具體進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示，與投光器11連接的多個(gè)照射側(cè)光纖和與受光裝置22連接的多個(gè)受光側(cè)光纖分別構(gòu)成為束化皿虹^)，且收納于柔性管23內(nèi)。
[0075]并且，照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖分別具有芯和包覆著芯的包覆件，在本實(shí)施方式中，芯直徑為大約200 4 III，包括包覆件在內(nèi)的光纖直徑為大約235 4 III。
[0076]另外，在照射側(cè)光纖？1所構(gòu)成的束中的、與投光器11連接的一側(cè)的端部安裝有連接器24八。同樣，在受光側(cè)光纖所構(gòu)成的束中的、與受光裝置22連接的一側(cè)的端部安裝有連接器248。
[0077]并且,成束的照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖在它們的自由端側(cè)被集中成一束而構(gòu)成光學(xué)傳感器用探頭13。即，構(gòu)成光學(xué)傳感器用探頭13的多個(gè)照射側(cè)光纖和多個(gè)受光側(cè)光纖構(gòu)成了在光學(xué)傳感器用探頭13的自由端側(cè)的表面處端面平齊的束狀光纖。
[0078]更具體進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示，各光纖的束由中間連接器240匯合而集中成一束，各光纖H、f2被收納于相同的柔性管23內(nèi)。進(jìn)而，在集中成一束的狀態(tài)的照射側(cè)光纖fl和受光側(cè)光纖f2中的、成為自由端的一側(cè)的端部安裝有圓筒狀的保護(hù)筒25，該保護(hù)筒25和收納于其內(nèi)部的光纖H、f2配設(shè)在真空容器I內(nèi)。
[0079]保護(hù)筒25由直徑互不相同的大徑部25a和小徑部25b構(gòu)成，小徑部25b構(gòu)成光學(xué)傳感器用探頭13的末端部。并且，光學(xué)傳感器用探頭13被設(shè)置成其末端面即小徑部25b的一端面在監(jiān)視基板Sm的正上方位置與監(jiān)視基板Sm對(duì)置。即，構(gòu)成光學(xué)傳感器用探頭13的末端面的小徑部25b的一端面相當(dāng)于光學(xué)傳感器用探頭13在與監(jiān)視基板Sm對(duì)置的一側(cè)所具備的對(duì)置面。
[0080]另外，在小徑部25b中，以共面的方式使照射側(cè)光纖fl和受光側(cè)光纖f2的端面平齊。因此，在小徑部25b的一端面，分別配置有多個(gè)照射側(cè)光纖Π的端面和多個(gè)受光側(cè)光纖f2的端面。在此，在本實(shí)施方式中，在小徑部25b的一端面上，照射側(cè)光纖Π的端面和受光側(cè)光纖f2的端面規(guī)則地配置。關(guān)于小徑部25b的一端面上的各個(gè)光纖H、f2的配置位置，將在后面詳細(xì)敘述。
[0081]如上所述，本實(shí)施方式的光學(xué)傳感器用探頭13由將多個(gè)照射側(cè)光纖Π和受光側(cè)光纖f2集中成一束而成的束狀光纖構(gòu)成。并且，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成光學(xué)傳感器用探頭13的照射側(cè)光纖f I和受光側(cè)光纖f2各自的數(shù)量在20根以上。由此，在本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6中，能夠?qū)崿F(xiàn)膜厚的多點(diǎn)監(jiān)視。
[0082]2個(gè)計(jì)算機(jī)PC 1、PC 2能夠經(jīng)以太網(wǎng)(注冊(cè)商標(biāo))互相通信，一個(gè)計(jì)算機(jī)即第I計(jì)算機(jī)PC I是控制投光器11的計(jì)算機(jī)。在本實(shí)施方式中，第I計(jì)算機(jī)PC I為了進(jìn)行通信協(xié)議轉(zhuǎn)換而經(jīng)可編程邏輯控制器PLC來(lái)控制投光器11的光照射動(dòng)作。另一個(gè)計(jì)算機(jī)即第2計(jì)算機(jī)PC 2是電子計(jì)算機(jī)的一個(gè)例子,其基于Α/D轉(zhuǎn)換器16對(duì)從分光器14輸出的電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換而生成的數(shù)字信號(hào)，來(lái)計(jì)算形成于監(jiān)視基板Sm的薄膜的光學(xué)膜厚。
[0083]并且，在Α/D轉(zhuǎn)換器16和第2計(jì)算機(jī)PC 2之間夾設(shè)有信號(hào)處理電路17。當(dāng)?shù)?計(jì)算機(jī)PC 2計(jì)算光學(xué)膜厚時(shí)，該信號(hào)處理電路17對(duì)上述數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理。在此，預(yù)定的信號(hào)處理是指將上述的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合第2計(jì)算機(jī)PC 2所進(jìn)行的光學(xué)膜厚計(jì)算的格式的信號(hào)的處理，例如是用于消除干涉信號(hào)以外的成分的小波(wavelet)處理或頻率分析處理等。
[0084]此外，如前所述，第2計(jì)算機(jī)PC 2相當(dāng)于控制遮擋板4的開(kāi)閉的控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)光學(xué)膜厚的計(jì)算值來(lái)控制遮擋板4的開(kāi)閉。在此，第2計(jì)算機(jī)PC 2所計(jì)算出的光學(xué)膜厚的計(jì)算值是膜厚測(cè)量裝置6測(cè)量光學(xué)膜厚的測(cè)量結(jié)果。
[0085]至此所說(shuō)明的本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6的結(jié)構(gòu)在大部分方面與現(xiàn)有的反射式膜厚測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)相同，但是，以下所說(shuō)明的4點(diǎn)與現(xiàn)有的裝置不同。
[0086]第I不同點(diǎn)在于，在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面與監(jiān)視基板Sm之間沒(méi)有設(shè)置聚光透鏡和受光透鏡等光學(xué)部件。即，在本實(shí)施方式中，如圖1所示，在構(gòu)成光學(xué)傳感器用探頭13的末端面的小徑部25b的一端面和監(jiān)視基板Sm之間沒(méi)有設(shè)置光學(xué)部件的狀態(tài)下，光學(xué)傳感器用探頭13在小徑部25b的一端面處與監(jiān)視基板Sm的非成膜面對(duì)置。在此，非成膜面是指監(jiān)視基板Sm的、位于與形成有膜的一側(cè)相反的一側(cè)的面。
[0087]這樣，由于在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板Sm之間沒(méi)有設(shè)置光學(xué)部件，因此，在本實(shí)施方式中，能夠抑制因通過(guò)光學(xué)部件而產(chǎn)生的光損失。其結(jié)果是，受光側(cè)光纖能夠以比較大的照度接收反射光。并且，能夠與受光側(cè)光纖接收到的光的光量的增大量相應(yīng)地提高為了計(jì)算膜厚而對(duì)該光進(jìn)行分光分析時(shí)的比。因此，在本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6中，能夠高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0088]并且，在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II之間沒(méi)有設(shè)置光學(xué)部件的情況下，可以將有效投光光斑的直徑看作與照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖所構(gòu)成的束狀光纖的直徑、即束狀光纖直徑相當(dāng)。在此，束狀光纖直徑是指由在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面上配置的多個(gè)照射側(cè)光纖的端面和多個(gè)受光側(cè)光纖的端面中的、相距最遠(yuǎn)的2個(gè)端面所規(guī)定的長(zhǎng)度，在本實(shí)施方式中為大約1.8111111。
[0089]第2不同點(diǎn)在于，光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離是束狀光纖直徑的2倍以上。當(dāng)這樣構(gòu)成時(shí)，光相對(duì)于薄膜的入射角度、換而言之由薄膜反射的光的反射角度在受光側(cè)光纖？2的數(shù)值孔徑嫩以下。在本實(shí)施方式中，利用以上的性質(zhì)，確保了光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離在束狀光纖直徑的2倍以上。其結(jié)果是，通過(guò)受光側(cè)光纖接收光時(shí)的受光效率進(jìn)一步提高，從而能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0090]另外，如果光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離過(guò)短，則光相對(duì)于薄膜的入射角度和由薄膜反射的光的反射角度變大，因此光學(xué)傳感器用探頭13的受光效率(由光學(xué)傳感器用探頭13接收到的光量與反射的光量的比例)降低，從而導(dǎo)致測(cè)量精度降低。另一方面，如果光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離過(guò)長(zhǎng)，則從光被薄膜反射起直至光被光學(xué)傳感器用探頭13接收到為止的期間中的衰減程度變大，因此測(cè)量精度降低。相對(duì)于此，如果光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離在束狀光纖直徑的2倍以上、優(yōu)選處于2倍?3倍的范圍，則能夠?qū)崿F(xiàn)理想的測(cè)量精度。
[0091]并且，以后，為了便于說(shuō)明，將光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離稱作工作距離胃0。
[0092]第3不同點(diǎn)在于，在實(shí)際基板3上形成多層膜的期間，將同一個(gè)監(jiān)視基板&II配置于真空容器1內(nèi)，并且在監(jiān)視基板&II上也形成上述的多層膜。即，在本實(shí)施方式中，沒(méi)有在實(shí)際基板3上形成多層膜的中途更換監(jiān)視基板&II。并且，膜厚測(cè)量裝置6逐層測(cè)量形成于監(jiān)視基板&II的多層膜中的各層膜的光學(xué)膜厚。其結(jié)果是，當(dāng)按照每層測(cè)量多層膜的各層的光學(xué)膜厚時(shí)，能夠抑制因每次測(cè)量時(shí)監(jiān)視基板&II變化而產(chǎn)生的影響。
[0093]具體進(jìn)行說(shuō)明，在形成多層膜的現(xiàn)有的成膜裝置中，存在搭載有監(jiān)視基板變換器(未圖示)的成膜裝置，在這樣的裝置中，每當(dāng)將多層膜的各層成膜于實(shí)際基板3時(shí)，監(jiān)視基板變換器更換監(jiān)視基板&11?？墒?，在監(jiān)視基板之間，在大小、表面狀態(tài)和加工精度上存在偏差，該偏差有時(shí)會(huì)對(duì)薄膜測(cè)量精度產(chǎn)生影響。即，在膜厚測(cè)量的再現(xiàn)性的方面，在多層膜形成中途更換監(jiān)視基板是有問(wèn)題的。
[0094]對(duì)此，在本實(shí)施方式中，在將多層膜形成于實(shí)際基板3的期間，將同一個(gè)監(jiān)視基板&11持續(xù)配置于真空容器1內(nèi)，因此，因監(jiān)視基板&II之間的偏差而產(chǎn)生的影響不會(huì)波及到薄膜測(cè)量的精度。相應(yīng)地，能夠高精度地測(cè)量形成于監(jiān)視基板&II的多層膜的各層的膜厚，進(jìn)而，能夠基于該測(cè)量結(jié)果更加高精度地控制形成于實(shí)際基板3側(cè)的膜的光學(xué)膜厚。
[0095]并且，在本實(shí)施方式中，如前所述，采用圓環(huán)狀的基板作為監(jiān)視基板&II，另一方面，在膜厚測(cè)量裝置6側(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)膜厚的多點(diǎn)監(jiān)視。此外，在本實(shí)施方式中，束狀光纖直徑為大約1.8皿，光學(xué)傳感器用探頭13由20根以上的照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖構(gòu)成。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6中，能夠使監(jiān)視點(diǎn)數(shù)(測(cè)量點(diǎn)數(shù))為80點(diǎn)。通常，出于提高光量和感光度的目的，使高折射率的蒸鍍材料和低折射率的蒸鍍材料這2種蒸鍍層形成在監(jiān)視基板&II上，因此，如果是80點(diǎn)的監(jiān)視點(diǎn)數(shù)，則也能夠應(yīng)對(duì)形成例如由160層(80^2)構(gòu)成的多層膜這樣的情況。
[0096]第4不同點(diǎn)是在作為光學(xué)傳感器用探頭13的末端面的、小徑部256的一端面上，照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖各自的端面的配置位置。具體進(jìn)行說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面上，配置有多個(gè)的照射側(cè)光纖？1的各個(gè)端面以都與至少1個(gè)受光側(cè)光纖？2的端面相鄰的狀態(tài)配置成圓弧狀或圓環(huán)狀。同樣，在上述的一端面上，配置有多個(gè)的受光側(cè)光纖的各個(gè)端面以都與至少1個(gè)照射側(cè)光纖的各個(gè)端面相鄰的狀態(tài)配置成圓弧狀或圓環(huán)狀。
[0097]如上所述，在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面，如果照射側(cè)光纖？1的端面和受光側(cè)光纖的端面彼此相鄰，則從投光器11對(duì)薄膜照射的光的入射角度進(jìn)一步變小。在此，入射角度的大小是下述2個(gè)光路所成的角度的1/2，這2個(gè)光路是:從照射側(cè)光纖的端面照射的光朝向薄膜時(shí)的光路；和該光在薄膜的表面或者監(jiān)視基板&II與薄膜的界面上反射而朝向受光側(cè)光纖的端面時(shí)的光路。
[0098]另一方面，在入射角度0和膜厚的測(cè)量值(1之間，上述的算式(1)所示的關(guān)系成立，因此，入射角度9越大，則膜厚的測(cè)量誤差八(1越大。具體進(jìn)行說(shuō)明，在設(shè)成膜材料的折射率為II = 1.47的情況下，當(dāng)入射角度0是3°、5。、8。、10。、12。時(shí)，測(cè)量誤差八(1分別是0.07%川.2^^0.5^^0.7^3.0?^反而言之，入射角度0越小，則膜厚的測(cè)量誤差八4越小。
[0099]如上述那樣，照射側(cè)光纖？1的端面和受光側(cè)光纖？2的端面離得越遠(yuǎn)，則由薄膜反射的光量中的、通過(guò)受光側(cè)光纖？2被接收的光量的比例、即受光效率越低。相反，如果照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面彼此相鄰，則受光效率提高。
[0100]另外，關(guān)于膜厚測(cè)量的精度，光纖在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面中的填充率越高，則膜厚測(cè)量的精度越高，因此，通常在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面內(nèi)以密集狀態(tài)配置光纖的端面。另一方面，光纖的端面越密集，則照射側(cè)光纖？1的端面彼此以及受光側(cè)光纖？2的端面彼此越容易密集。并且，如果將同種光纖的端面彼此密集地配置成塊狀，則照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面容易分離。
[0101]與此相對(duì)，如果在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面上以使照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面分別呈圓弧狀或圓環(huán)狀排列的方式配置各光纖，則能夠高效地實(shí)現(xiàn)照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖彼此相鄰這樣的光纖配置。
[0102]并且，作為照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖彼此相鄰這樣的光纖配置，還可以考慮如下配置:在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面上，使照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面分別成列，并使各種光纖的列交替排列?？墒牵谟捎谏鲜鲈蚨鴮⒐饫w的端面以密集狀態(tài)配置于光學(xué)傳感器用探頭13的末端面內(nèi)這樣的情況下，使照射側(cè)光纖的端面和受光側(cè)光纖的端面分別成列并使各種光纖的列交替排列這樣的光纖配置在物理上難以實(shí)現(xiàn)。因此，像本實(shí)施方式這樣以使各種光纖的端面呈圓弧狀或圓環(huán)狀排列的方式配置各光纖，這更加高效，是優(yōu)選的。
[0103]由于以上這樣的作用，與現(xiàn)有的裝置相比，本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置6能夠更加高精度地測(cè)量光學(xué)膜厚。
[0104]接下來(lái)，參照?qǐng)D3至8，對(duì)與光學(xué)傳感器用探頭13的末端面上的照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖的各個(gè)端面的配置位置相關(guān)的具體例(第1例?第3例)進(jìn)行說(shuō)明。
[0105]圖3的⑷和⑶是示出第1例中的光纖的配置位置的圖。圖4是示出比較例中的光纖的配置位置的圖。圖5的(…和(8)是示出第2例中的光纖的配置位置的圖。圖6是關(guān)于本實(shí)施方式的光纖的配置位置的有效性的說(shuō)明圖，在圖中，實(shí)線的曲線圖表示第1例的數(shù)據(jù)，虛線的曲線圖表示比較例的數(shù)據(jù)。圖7的㈧和⑶是示出第2例的其他變形的圖。圖8的(八)和(8)是示出第3例中的光纖的配置位置的圖。在圖3、4、6、7和8中，黑圈表示照射側(cè)光纖的配置位置，白圈表示受光側(cè)光纖的配置位置。
[0106]首先，對(duì)第1例中的光纖的配置位置進(jìn)行說(shuō)明，如圖3的(八)和(8)所示，照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖以照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖構(gòu)成彼此反向的螺旋的方式排列，光纖束整體成為圓狀的配置。并且，圖3的(八)和(8)示出了使照射側(cè)光纖的配置位置和受光側(cè)光纖的配置位置互相反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，因此以下僅對(duì)圖3的(八)中圖示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0107]在第1例中，如前所述，照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖分別排列配置成圓弧狀、更具體來(lái)說(shuō)排列配置成螺旋狀。由此，在第1例中，能夠以均勻的光量對(duì)監(jiān)視基板&II中的、有效投光范圍的各部分照射光，進(jìn)而，能夠以均勻的條件接收由監(jiān)視基板&II反射的光。
[0108]另外，在第1例中，最大入射角度為大約8.4°，有效入射角度為大約1.5°。在此，最大入射角度相當(dāng)于在光學(xué)傳感器用探頭13的末端面上彼此離得最遠(yuǎn)的照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖？2之間的角度的一半，在圖3的(八)中，相當(dāng)于從位于最外側(cè)的照射側(cè)光纖？1照射的光的光路、和朝向位于光纖束中央的受光側(cè)光纖的光的光路所成的角度的一半。另外，有效入射角度相當(dāng)于從照射側(cè)光纖照射的光的光路、和朝向與該光纖相鄰的受光側(cè)光纖的光的光路所構(gòu)成的角度的一半。
[0109]對(duì)第1例的光纖的配置位置的有效性進(jìn)行說(shuō)明，在第1例中，與圖4所圖示的比較例相比，最大入射角度和有效入射角度變小。更具體進(jìn)行說(shuō)明，在比較例中，多個(gè)照射側(cè)光纖呈半圓狀聚集，并且，多個(gè)受光側(cè)光纖呈半圓狀聚集，光纖束整體成為圓狀的配置。
[0110]并且，在比較例中，最大入射角度成為大約11.1。，有效入射角度成為大約6。。在此，比較例中的最大入射角度相當(dāng)于從位于最外側(cè)的照射側(cè)光纖照射的光的光路、和朝向距該光纖最遠(yuǎn)的受光側(cè)光纖的光的光路所成的角度的一半。另外，比較例中的有效入射角度相當(dāng)于從處于重心位置的照射側(cè)光纖照射的光的光路、和朝向處于重心位置的受光側(cè)光纖的光的光路所成的角度的一半。并且，重心位置是指呈半圓狀聚集的光纖群的重心位置，在設(shè)光纖群所構(gòu)成的半圓的半徑為I'時(shí)，重心相對(duì)于該半圓的中心的相對(duì)位置可以用(0,217^)這一坐標(biāo)來(lái)表示。
[0111]如以上所述，在第1例中，與比較例相比，最大入射角度和有效入射角度變小。這是因?yàn)?，在?例中，相對(duì)于比較例，照射側(cè)光纖和受光側(cè)光纖各自的分散度變大，照射側(cè)光纖中的與受光側(cè)光纖相鄰的照射側(cè)光纖的比例、和受光側(cè)光纖中的與照射偵咣纖相鄰的受光側(cè)光纖的比例變得更高。由此，在第1例中，相對(duì)于比較例，有效投光范圍變小，光學(xué)膜厚的測(cè)量誤差也變小。
[0112]另外，在第I例中，與比較例相比，工作距離WD為O?7mm的范圍內(nèi)的相對(duì)反射光量(反射光的光量相對(duì)于入射光的光量的比例)進(jìn)一步變大。因此，在處于工作距離WD為O?7mm的范圍內(nèi)的情況下，在第I例中，與比較例相比，能夠以更高的光量接收反射光。由此，分光器14的分光分析的精度提高，結(jié)果是光學(xué)膜厚的測(cè)量精度提高。
[0113]接下來(lái)，對(duì)第2例中的光纖的配置位置進(jìn)行說(shuō)明，如圖5的(A)和(B)所示，照射側(cè)光纖fl和受光側(cè)光纖f2分別呈圓環(huán)狀排列，各光纖H、f2所構(gòu)成的圓環(huán)呈同心圓狀交替配置。并且，圖5的(A)和(B)示出了使照射側(cè)光纖fl的配置位置和受光側(cè)光纖f2的配置位置互相反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，因此以下僅對(duì)圖5的(A)所圖示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0114]在第2例中，如前所述，照射側(cè)光纖fl和受光側(cè)光纖f2分別排列配置成圓環(huán)狀，由此，能夠以均勻的光量對(duì)監(jiān)視基板Sm中的、有效投光范圍的各部分照射光，進(jìn)而，能夠以均勻的條件接收由監(jiān)視基板Sm反射的光。
[0115]另外,在第2例中，最大入射角度為大約4.2° ,有效入射角度為大約1.5°。進(jìn)而，如圖6所示，在第2例中，與比較例相比，工作距離WD為O?7mm的范圍內(nèi)的相對(duì)反射光量進(jìn)一步增大。因此，在處于工作距離WD為O?7mm的范圍的情況下，在第2例中，與比較例相比，能夠以更高的光量接收反射光，結(jié)果是，使得分光器14的分光分析的精度提高，從而提高了光學(xué)膜厚的測(cè)量精度。
[0116]并且，作為將各光纖配置成圓環(huán)狀的其他變形，如圖7的(A)和(B)所示，還可以考慮這樣的結(jié)構(gòu):在照射側(cè)光纖fl所構(gòu)成的圓環(huán)中的、位于最外側(cè)的圓環(huán)上，以大約90°間隔將照射側(cè)光纖fl置換成受光側(cè)光纖f2。通過(guò)進(jìn)行這樣的配置，在第2例中，與第I例相比，光纖束中的光纖數(shù)量中的、受光側(cè)光纖f 2所占的比例和照射側(cè)光纖f I所占的比例的差進(jìn)一步變小。即，在探頭的功能上，優(yōu)選照射側(cè)光纖Π的數(shù)量和受光側(cè)光纖f2的數(shù)量接近，出于該原因，也可以采用圖7的(A)或(B)這樣的光纖配置。
[0117]接下來(lái)，對(duì)第3例中的光纖的配置位置進(jìn)行說(shuō)明。在第3例中，照射側(cè)光纖f I和受光側(cè)光纖f2沒(méi)有分別呈圓弧狀或圓環(huán)狀排列，在這一點(diǎn)上與上述的第I例和第2例不同。具體進(jìn)行說(shuō)明，在第3例中，如圖8的(A)和(B)所示，沿著光纖束的外周每隔一定的間隔配置有5處呈大致V字狀排列的照射側(cè)光纖fl，以填充所述照射側(cè)光纖f I的間隙和光纖束中央的方式配置受光側(cè)光纖f2，光纖束整體成為圓狀的配置。并且，在第3例中，最大入射角度為大約8.4° ,有效入射角度為大約1.5°。因此,在第3例中，與比較例相比，最大入射角度和有效入射角度也變小，有效投光范圍也變小。并且，圖8的(A)和(B)示出了使照射側(cè)光纖Π的配置位置和受光側(cè)光纖f2的配置位置互相反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
[0118]以上，對(duì)本實(shí)施方式的膜厚測(cè)量裝置和成膜裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本實(shí)施方式只不過(guò)是用于使本發(fā)明的理解變得容易的一個(gè)示例，上述的部件、配置等并不限定本發(fā)明，可以按照本發(fā)明的宗旨進(jìn)行各種改變、改良，并且，本發(fā)明當(dāng)然還包括其等同物。例如，關(guān)于構(gòu)成薄膜測(cè)量裝置的各設(shè)備的大小或寸法、形狀、材質(zhì)，上面敘述的內(nèi)容只不過(guò)是用于發(fā)揮本發(fā)明的效果的一個(gè)示例，并不限定本發(fā)明。
[0119]另外，在上述的實(shí)施方式中，作為成膜裝置的一個(gè)示例，對(duì)利用真空蒸鍍法成膜的真空蒸鍍裝置100進(jìn)行了說(shuō)明，但是，也可以對(duì)利用離子鍍覆法進(jìn)行成膜的成膜裝置、利用離子束蒸鍍法進(jìn)行成膜的成膜裝置應(yīng)用本發(fā)明。另外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于采用了使離子撞擊靶來(lái)進(jìn)行成膜的濺鍍法的成膜裝置。
[0120]另外，在上述的實(shí)施方式中，出于提高反射光的受光效率的目的，使光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離、即工作距離10成為束狀光纖直徑的2倍以上。但是，并不限于此，也可以使光學(xué)傳感器用探頭13的末端面和監(jiān)視基板&II的成膜面之間的距離小于束狀光纖直徑的2倍。
[0121]另外，在上述的實(shí)施方式中，作為監(jiān)視基板&II，采用了圓環(huán)狀的基板。例如，在進(jìn)行光學(xué)膜厚的測(cè)量和基于石英膜厚計(jì)實(shí)現(xiàn)的膜厚測(cè)量的情況下，圓環(huán)狀的基板是有效的。這是因?yàn)椋谕ǔ２捎脠A環(huán)狀的監(jiān)視基板&II的成膜裝置中，出于裝置結(jié)構(gòu)上的原因，可以將石英膜厚計(jì)配置在裝置中央，具體來(lái)說(shuō)，可以配置在與基板保持器2的中央相應(yīng)的位置。但是，對(duì)于監(jiān)視基板&II，并不限定于圓環(huán)狀的基板，也可以是其他形狀的基板，例如是圓盤(pán)狀的基板。
[0122]另外，在上述的實(shí)施方式中，在實(shí)際基板3上形成多層膜的期間，在不更換監(jiān)視基板&II的情況下，也在監(jiān)視基板&II側(cè)形成多層膜，但并不限定于此。即，也可以是:每當(dāng)形成多層膜中的各層膜時(shí)，更換監(jiān)視基板&II。但是，如前所述，在監(jiān)視基板之間，在大小、表面狀態(tài)和加工精度上存在偏差，如果每當(dāng)測(cè)量各層的膜厚時(shí)更換監(jiān)視基板&II，則上述偏差會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。在這一點(diǎn)上，優(yōu)選在實(shí)際基板3上形成多層膜的期間不更換監(jiān)視基板
[0123]并且，在上述的實(shí)施方式中，以在實(shí)際基板3上形成多層膜的成膜裝置為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明也可以應(yīng)用于在實(shí)際基板3上形成單層膜的裝置。
[0124]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0125]1:真空容器；
[0126]2:基板保持器；
[0127]23:開(kāi)口；
[0128]3:蒸發(fā)機(jī)構(gòu)；
[0129]4:遮擋板；
[0130]5:遮擋板控制單元；
[0131]6:膜厚測(cè)量裝置；
[0132]11:投光器；
[0133]12:直流穩(wěn)定電源；
[0134]13:光學(xué)傳感器用探頭；
[0135]14:分光器；
[0136]15:方文大器；
[0137]16 4/0 轉(zhuǎn)換器；
[0138]17:信號(hào)處理電路；
[0139]21:光源；
[0140]22:受光裝置；
[0141]23:柔性管；
[0142]24八:連接器；
[0143]248:連接器；
[0144]241中間連接器；
[0145]25:保護(hù)筒；
[0146]251 大徑部；
[0147]256:小徑部；
[0148]100:真空蒸鍍裝置；
[0149]:照射側(cè)光纖；
[0150]？2:受光側(cè)光纖；
[0151]^(^^第丨計(jì)算機(jī)；
[0152]
[0153]？10:可編程邏輯控制器；
[0154]8:實(shí)際基板；
[0155]&11:監(jiān)視基板。
【權(quán)利要求】
1.一種膜厚測(cè)量裝置，其特征在于， 所述膜厚測(cè)量裝置具備: 照射裝置，為了測(cè)量形成于被測(cè)量用基板的膜的光學(xué)膜厚，所述照射裝置通過(guò)由光纖構(gòu)成的照射側(cè)光纖向所述被測(cè)量用基板照射光； 受光裝置，為了測(cè)量所述光學(xué)膜厚，所述受光裝置通過(guò)由光纖構(gòu)成的受光側(cè)光纖接收從所述照射裝置照射后由所述被測(cè)量用基板反射的光；和 探頭，所述探頭是捆扎多個(gè)所述照射側(cè)光纖和多個(gè)所述受光側(cè)光纖而形成的， 該探頭在與所述被測(cè)量用基板對(duì)置的一側(cè)所具備的作為端面的對(duì)置面上，分別配置有多個(gè)所述照射側(cè)光纖的端面和多個(gè)所述受光側(cè)光纖的端面， 在所述對(duì)置面上，配置有多個(gè)的所述照射側(cè)光纖的各個(gè)端面以都與至少一個(gè)所述受光側(cè)光纖的端面相鄰的狀態(tài)排列成圓弧狀或圓環(huán)狀，并且，配置有多個(gè)的所述受光側(cè)光纖的各個(gè)端面以都與至少一個(gè)所述照射側(cè)光纖的各個(gè)端面相鄰的狀態(tài)排列成圓弧狀或圓環(huán)狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜厚測(cè)量裝置，其特征在于， 在所述對(duì)置面和所述被測(cè)量用基板之間沒(méi)有設(shè)置光學(xué)部件的狀態(tài)下，所述探頭以所述對(duì)置面與所述被測(cè)量用基板的、位于與形成所述膜的一側(cè)相反的一側(cè)的非成膜面對(duì)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜厚測(cè)量裝置，其特征在于， 構(gòu)成所述探頭的多個(gè)所述照射側(cè)光纖和多個(gè)所述受光側(cè)光纖構(gòu)成了端面在所述對(duì)置面上平齊的束狀光纖， 所述對(duì)置面和所述成膜面之間的距離在所述束狀光纖的直徑的2倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜厚測(cè)量裝置，其特征在于， 所述被測(cè)量用基板是圓盤(pán)狀或圓環(huán)狀的基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的膜厚測(cè)量裝置，其特征在于， 所述膜厚測(cè)量裝置具有: 所述照射裝置； 直流穩(wěn)定電源，所述直流穩(wěn)定電源對(duì)所述照射裝置所具備的光源供給直流電流； 所述探頭； 分光器，所述分光器具備所述受光裝置，并且輸出與所述受光裝置接收到由所述被測(cè)量用基板反射的光時(shí)的受光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)； 放大器，所述放大器對(duì)從該分光器輸出的所述模擬信號(hào)進(jìn)行放大； A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器將由該放大器放大后的所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；電子計(jì)算機(jī)，所述電子計(jì)算機(jī)基于所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算所述光學(xué)膜厚；和信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路介于所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述電子計(jì)算機(jī)之間，所述信號(hào)處理電路用于在所述電子計(jì)算機(jī)計(jì)算所述光學(xué)膜厚時(shí)對(duì)所述數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理。
6.一種成膜裝置，所述成膜裝置通過(guò)在真空容器內(nèi)將蒸鍍材料蒸鍍于基板的表面而在所述基板上形成膜， 所述成膜裝置的特征在于， 所述成膜裝置具備: 蒸發(fā)機(jī)構(gòu)，所述蒸發(fā)機(jī)構(gòu)用于使所述蒸鍍材料蒸發(fā)； 開(kāi)閉部件，所述開(kāi)閉部件為了切斷該蒸發(fā)機(jī)構(gòu)所蒸發(fā)的所述蒸鍍材料朝向所述基板的表面時(shí)的行進(jìn)路徑而進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作； 控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)控制該開(kāi)閉部件的開(kāi)閉；和 權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的膜厚測(cè)量裝置， 在所述基板和所述被測(cè)量用基板雙方收納于所述真空容器內(nèi)的狀態(tài)下，為了將所述蒸鍍材料蒸鍍于所述基板和所述被測(cè)量用基板雙方的表面，所述蒸發(fā)機(jī)構(gòu)使所述蒸鍍材料蒸發(fā)，所述膜厚測(cè)量裝置測(cè)量形成于所述被測(cè)量用基板的膜的所述光學(xué)膜厚，所述控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所述膜厚測(cè)量裝置對(duì)所述光學(xué)膜厚的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制所述開(kāi)閉部件的開(kāi)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成膜裝置，其特征在于， 在所述基板上形成多層膜的期間，在所述真空容器內(nèi)配置同一個(gè)所述被測(cè)量用基板，并且在所述被測(cè)量用基板上也形成所述多層膜， 所述膜厚測(cè)量裝置逐層測(cè)量形成于所述被測(cè)量用基板的所述多層膜中的各層膜的所述光學(xué)膜厚。
【文檔編號(hào)】C23C14/24GK104395690SQ201280073820
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】佐井旭陽(yáng), 日向陽(yáng)平, 大瀧芳幸, 姜友松 申請(qǐng)人:株式會(huì)社新柯隆