[发明专利]膜厚测量装置和成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及膜厚测量装置和搭载有该膜厚测量装置的成膜装置，特别是涉及下述这样的膜厚测量装置和搭载有该膜厚测量装置的成膜装置：为了测量形成于被测量用基板的光学膜厚，所述膜厚测量装置通过光纤向被测量用基板照射光，并通过光纤接收由被测量用基板反射的反射光。

背景技术

在利用光学薄膜的各领域中，希望将光学薄膜高精度地形成为预定的膜厚。另一方面，在对光学薄膜的高精度的膜厚控制中，正确的膜厚测量是不可或缺的。并且，在此所说的膜厚是光学膜厚，其是由物理膜厚和薄膜的折射率所决定的值。

作为膜厚的测量方法，已知利用下述这样的现象来测量膜厚的反射式测量法：在光学薄膜的表面上反射的光、和在基板与光学薄膜的界面处反射的光由于路径的不同而产生相位差，从而发生干涉。关于采用该测量法的膜厚测量装置，提出有多种装置。

作为现有的膜厚测量装置的一个示例，可以举出在专利文献1所记载的成膜装置中搭载的膜厚测量装置。在该装置中，向光学薄膜投射的光通过光纤从光源传播，在基板与光学薄膜的界面处反射的光通过光纤传播至分光器。

另外，在膜厚测量装置搭载于真空成膜装置内的情况下，将监视玻璃与最终成为多层膜产品的基板一起设置在装置内，以与基板相同的条件在监视玻璃上也形成薄膜。并且，在成膜工序中，测量形成于监视玻璃侧的薄膜的光学膜厚来监视成膜状况。由此，能够测量形成于基板侧的多层膜的各层的光学膜厚。并且，在现有的真空成膜装置中，在成膜工序中，每当进行基板上所要形成的多层膜的各层的成膜时，将监视玻璃从成膜后的玻璃更换为新的玻璃、即成膜前的监视玻璃。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许3866933号公报

发明内容

发明要解决的课题

可是，在反射式的膜厚测量中，在光带着角度入射到基板的光学薄膜的情况下，膜厚的测量值比光垂直照射于光学薄膜的情况下的膜厚、即本来的膜厚薄。具体进行说明，如果设光相对于基板的光学膜的入射角度为θ，设光学膜的折射率为n，并设本来的膜厚为d0，则膜厚的测量值d成为满足下述的算式(1)的值。

d＝(d0/n²)×√{n²-(sinθ)²}(1)

因此，入射角度θ越大，则膜厚的测量误差Δd(＝d0-d)越大，从而使得膜厚的测量精度降低。

并且，如图9所示，入射角度θ相当于朝向基板入射的光的光路、和在基板侧反射的光的光路所成的角度的一半。图9是关于入射角度的说明图。

考虑到这样的入射角度θ和膜厚的测量误差Δd之间的关系，在对光学薄膜进行照射的投光器中，希望尽可能减小实际照射光的部分的面积(有效投光范围)以减小入射角度θ。

另外，出于将光高精度地照射至光学薄膜的预定位置的目的，存在这样的情况：在投光器与光学薄膜之间设置聚光透镜，经该聚光透镜对光学薄膜照射光。同样，出于可靠地接收从光学薄膜反射的反射光的目的，存在这样的情况：在受光器与光学薄膜之间设置受光透镜，经该受光透镜接收来自光学薄膜的反射光。在这种情况下，与光通过透镜相应地，照度发生衰减，从而可能会对膜厚的测量精度产生影响。

此外，如果每当在要形成多层膜的基板上进行各层的成膜时更换监视玻璃，则在大小、表面状态和加工精度这些方面，在监视玻璃之间产生偏差，该偏差可能会影响薄膜测量精度。

并且，如果由于以上这样的原因而没有正确地进行光学膜厚的测量，则反映该测量结果而执行的膜厚控制的精度也会降低，从而难以得到所希望的膜厚的薄膜。

因此，本发明的目的在于提供一种能够高精度地测量光学膜厚的膜厚测量装置。在此基础上，本发明的其他目的在于提供一种能够基于光学膜厚的正确的测量结果来高精度地控制形成于基板的薄膜的膜厚的成膜装置。

用于解决问题的手段