[发明专利]光学式膜厚计以及具有光学式膜厚计的薄膜形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学式膜厚计以及具有光学式膜厚计的薄膜形成装置，尤其涉及能够进行高精度的膜厚测定的光学式膜厚计以及具有光学式膜厚计的薄膜形成装置。

背景技术

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。在光学薄膜的高精度的膜厚控制中，测定是不可或缺的，因此提出了用于膜厚控制的各种膜厚测定方法以及膜厚计。在膜厚测定中希望使用在响应性等方面良好的光学式膜厚计。此外，这里所说的膜厚表示光学薄膜的膜厚，其具有取决于物理上的膜厚和折射率的值。

光学式膜厚计可大致分为反射式和透过式。反射式是利用以下现象来测定膜厚的技术，所述现象是：在光学薄膜表面上反射的光线和在基板与光学膜的界面上反射的光线因路径不同而产生相位差，从而发生干涉，并且，关于反射式，由于光线整体的反射率相对于膜厚周期性地变化，所以大多用于镀膜层数少的情况或可进行相对测定的情况，存在用途比较受限的问题。

另一方面，如图9所示，透过式是使配置在镜盒107内的反射镜105反射从投光器11射出的光来测定透过光学薄膜的光线的技术，并且能够根据光量的透过率来求出膜厚与分光特性这两者。因为不容易受到因实际基板S的角度变化引起的光量变化的影响，所以具有可高精度地进行测定的优点。

但是，因为采用了监控专用基板，并将该监控专用基板的配置位置配置在与实际基板不同的位置处，所以在监控专用基板与实际基板之间存在膜厚差，为了校正该膜厚差需要镀膜操作者的经验和知识，因此，这成为镀膜工艺不稳定的要因，存在会产生膜厚控制误差的问题。

另外，如图9所示，现有的光学式膜厚计被安装在薄膜形成装置3中，难以提高对于低折射率膜的测定精度。例如，常被用为蒸镀材料的SiO₂与监控玻璃之间的折射率差小，所以尤其在透过式测光系统中，存在场测定(in-situ)中的光量变化量小、 难以进行控制的不良状况。即，当光量变化量小时，不得不基于受限的变化量来进行控制，难以提高精度。

为了解决这样的问题，提出了如下这样的技术：通过角锥棱镜对透过测定基板的光线(出射光)进行反射，测定再次透过测定基板的光线(反射光)，由此测定膜厚等(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-45673号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的技术中，由于是通过角锥棱镜对透过测定基板的光线(出射光)进行反射，所以测定基板上的出射光与反射光的透过位置不同，进行透过测定的部分不同，因此存在因微小的膜厚分布而产生测定误差的不良状况。另外，在此技术中，为了使反射光可全部用于测定，需要形成防反射膜(AR膜)，当在各个面上未预先形成AR膜时，会测定到基板与角锥棱镜之间的多重反射光成分，存在无法进行准确测定的问题。

本发明的目的在于，提供能够对实际基板进行测定并将测定位置的误差限制为最小限度的光学式膜厚计以及具有光学式膜厚计的薄膜形成装置。另外，本发明的另一目的在于，提供无需测定用的AR膜就能够以高精度进行光学膜厚和分光特性的计测的光学式膜厚计以及具有光学式膜厚计的薄膜形成装置。

用于解决课题的手段

根据本发明的光学式膜厚计，可通过以下方式来解决上述课题：该光学式膜厚计使测定光透过实际基板来测定光学膜厚，其中，该光学式膜厚计具备：投光单元，其向上述实际基板射出作为上述测定光的出射光；反射镜，其在隔着上述实际基板与上述投光单元相反侧的位置处反射上述出射光；受光单元，其接收透过上述实际基板且由上述反射镜反射而透过上述实际基板的上述测定光；以及光检测单元，其检测该受光单元所接收到的上述测定光，上述实际基板被配置成相对于由上述投光单元和上述反射镜构成的光学系统倾斜。

这样，光学式膜厚计利用透过实际基板且由上述反射镜反射而透过实际基板的测定光来进行测定，所以测定光(出射光和反射光)2次透过实际基板，能够增大透过率 (光量)的变化量，能够提高膜厚测定的控制精度。

另外，通过将实际基板配置成相对于由投光单元和反射镜构成的光学系统倾斜，由此，仅由反射镜反射的测定光透过实际基板，能够去除因反射产生的不利于测定的反射光。

更详细地说，上述实际基板以相对于上述测定光的光轴具有规定角度的方式被配置在上述反射镜与上述投光单元之间的位置。