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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Filmbildungsvorrichtung zum
Ausbilden eines aus mehreren Schichten bestehenden Films auf einer
Oberfläche
eines Substrats.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optischen
Elements, das einen aus mehreren Schichten bestehenden Film aufweist,
der auf einem Substrat angeordnet wird.
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Es
ist bekannt, auf optischen Elementen wie z. B. optischen Linsen,
optischen Spiegeln oder optischen Filtern einen Film aus mehreren
Schichten vorzusehen, um hierdurch die Durchlässigkeit, das Transmissions- oder
Reflexionsvermögen
auf bestimmte Charakteristiken oder sonstige Eigenschaften wie z
B. Phasencharakteristiken in Abhängigkeit
von Wellenlängen
von Strahlen in gewünschter
Weise anzupassen. Der hierfür verwendete
Film kann aus vielen und mitunter aus weit mehr als zehn Schichten
bestehen, wobei die Dicke der einzelnen Schichten variiert werden
kann. Für
die Bildung der Schichten kommen vor allem Sputter-Vorrichtungen
und/oder Vakuum-Verdampfungsvorrichtungen
infrage.
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Z.
B. ist es aus der
JP
2001-214 266 A bekannt, bei einer Vorrichtung zur Bildung
eines Films eine Messeinrichtung vorzusehen, um optische Eigenschaften
des Films bei zwei verschiedenen Wellenlängen zu messen.
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Jedoch
ist bei der herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung nur ein optischer Monitor zum Messen der spektroskopischen
Eigenschaften angebracht vorhanden. Jedoch wird beispielsweise bei
optischen Elementen, die z. B. für
Zwecke der optischen Kommunikation im Infrarotbereich verwendet
werden, die Dicke der jeweiligen Schichten eines Films für derartige
optische Elemente mit zunehmender Wellenlänge der verwendeten Strahlung
größer. Daraus
ergibt sich eine zunehmende Schwankung in den spektroskopischen
Eigenschaften (z. B. in den spektroskopischen Eigenschaften im sichtbaren
Bereich. Der Grund dafür
ist, dass reflektiertes Licht an den Grenzen der jeweiligen Schichten
im Kurzwellenbereich überlagert
wird, so dass eine Interferenz höherer
Ordnung auftritt und die spektroskopischen Eigenschaften, die als
Ergebnis dieser Interferenz erzeugt werden, allgemein eine steile
Wellenlängenabhängigkeit
haben.
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Hieraus
resultiert, dass bei zunehmender Dicke des gesamten Films die Messgenauigkeit
des optischen Monitors für
den sichtbaren Bereich abfällt.
Demgemäß wird es
bei einer herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung bei zunehmender Dicke des Gesamtfilms schwieriger
Filmdicken mit guter Genauigkeit zu bestimmen und optische dünne Filme
mit erwünschten
optischen Eigenschaften zu erhalten, die genau reproduziert werden
können.
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Darüber hinaus
entsteht eine Schwierigkeit dadurch, dass in herkömmlicher
Weise die jeweiligen Schichten eines Films auf dieselbe Weise auf
einem Dummy-Substrat für
die Messung der Filmdicke verwendet werden und die Schichtdicken
unter Verwendung eines optischen Monitors für den sichtbaren Bereich gemessen
werden, was ein häufiges
Auswechseln des Dummy-Substrats nach sich zieht, worunter die Effizienz leidet.
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Da
bei der herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtungen nur ein optischer Monitor für den sichtbaren
Bereich vorgesehen ist, die optischen Eigenschaften von Schichten
für die
Anwendung im Infrarotbereich nicht mit hinreichender Sicherheit
ermittelt werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filmbildungsvorrichtung
und ein Herstellungsverfahren für
ein optisches Element bereitzustellen bzw. anzugeben, die auf einfache
Weise die Ermittlung optischer Eigenschaften von optischen Schichten
eines Films für
die Anwendung in Strahlung verschiedener Wellenlängen genau in reproduzierbarer
Weise ermöglichen
und somit auf einfache Weise eine effiziente Fertigung ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 1 bzw. mit einem
Verfahren nach dem Anspruch 15 gelöst.
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Weiterbildungen
hiervon ergeben sich aus den Unteransprüchen, die dem Anspruch 1 bzw.
dem Anspruch 15 nachgeordnet sind.
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Die
erfindungsgemäße Filmbildungsvorrichtung
zum Bilden eines Films, der aus mehreren Schichten auf der Oberfläche eines
Substrats gebildet wird, umfasst einen ersten optischen Monitor,
der die spektroskopischen Eigenschaften, die aus den ausgebildeten
Schichten entstehen, in einem ersten Wellenlängenbereich misst, und einen
zweiten optischen Monitor, der die spektroskopischen Eigenschaften,
die aus den ausgebildeten Schichten entstehen, in einem zweiten
Wellenlängenbereich
misst.
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Vorzugsweise
ist dabei der erste Wellenlängenbereich
ein Wellenlängenbereich
des sichtbaren Bereichs und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich
innerhalb des Infrarotbereichs.
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Dabei
können
der erste und der zweite Wellenlängenbereich
Wellenlängenbereiche
innerhalb des Infrarotbereichs sein, und der zweite Wellenlängenbereich
kann ein Teil-Wellenlängenbereich
innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs
sein.
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Ferner
kann der zweite Wellenlängenbereich
einen spezifizierten Wellenlängenbereich
enthalten, in welchem der Film verwendet wird.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Filmbildungsvorrichtung
eine Einrichtung aufweisen zum Bestimmen der Filmdicken der jeweiligen
Schichten auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften, die
durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, oder der spektroskopischen
Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen
werden, oder von beiden.
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Die
erfindungsgemäße Filmbildungsvorrichtung
kann eine Einrichtung aufweisen zum Bestimmen der Filmdicken der
jeweils ausgebildeten Schichten auf der Basis der spektroskopischen
Eigenschaften, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden,
und ferner eine Speichereinrichtung aufweisen zum Speichern von
Daten, die die spektroskopischen Eigenschaften von wenigstens einem
Teil eines Wellenlängenbereichs
unter den spektroskopischen Eigenschaften anzeigen, die durch den
zweiten optischen Monitor gemessen werden in einem Zustand, in welchem
alle Filmschichten ausgebildet sind.
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Ferner
kann eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten vorgesehen
sein, die die spektroskopischen Eigenschaften von wenigstens einem
Teil des Wellenlängenbereichs
unter den spektroskopischen Eigenschaften anzeigen, die durch den
zweiten optischen Monitor gemessen sind, in einem Zustand, in welchem nur
einige der Schichten aus der Gesamtheit der Schichten, die den Film
bilden, gebildet worden sind.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Filmbildungsvorrichtung
eine Einrichtung aufweisen zum Bestimmen der Filmdicke der Schicht,
die nach der Bildung der jeweiligen Schicht die oberste Schicht
darstellt, auf der Basis nur von denjenigen spektroskopischen Eigenschaften,
die durch den ersten optischen Monitor gemessen sind, oder von den
spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen
Monitor gemessen sind, wobei diese Einrichtung die Filmdicke der
jeweils obersten Schicht auf der Basis nur von den spektroskopischen
Eigenschaften bestimmmt, die durch den ersten optischen Monitor
gemessen sind, in Fällen,
in welchen die Gesamtdicke der gebildeten Schichten oder von einer
Anzahl von gebildeten Schichten gleich oder kleiner als eine spezifizierte
Dicke oder eine spezifizierte Anzahl von Schichten ist, und die
Filmdicke der Schicht, die als die oberste Schicht ausgebildet ist,
auf der Basis von nur den spektroskopischen Eigenschaften, die durch
den zweiten optischen Monitor gemessen werden, in Fällen bestimmt,
in welchen die Gesamtdicke der gebildeten Schichten oder von einer
Anzahl von gebildeten Schichten eine spezifizierte Dicke oder eine
spezifizierte Anzahl von Schichten übersteigt.
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Bei
dieser Ausbildung der erfindungsgemäßen Filmbildungsvorrichtung
ist es dann, wenn eine Unterscheidung zwischen Fällen gemäß der Gesamtdicke der Schichten,
die gebildet sind, durchgeführt
wird, wünschenswert,
dass die oben beschriebene spezifizierte Dicke als ein spezifizierter
Wert in dem Bereich von 1 μm
bis 10 μm
(vorzugsweise ein spezifizierter Wert im Bereich von 6 μm bis 10 μm) eingestellt
wird. Dies erfolgt aus Gründen,
die nachfolgend beschrieben werden.
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Es
wurde erkannt, dass es dann, wenn die Filmdicke der als die oberste
Schicht gebildeten Schicht nach der Bildung jeder Schicht auf der
Basis von nur den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den
optischen Monitor gemessen sind, der die spektroskopischen Eigenschaften
in einem Wellenlängenbereich
innerhalb des sichtbaren Bereichs misst, bestimmt wird, eine bestimmte
Verschlechterung bezüglich
der Messgenauigkeit bei einer Filmdicke in den Fällen gibt, in welchen die gesamte
Filmdicke einen Wert von etwa 10 μm übersteigt.
Es wird angenommen, dass der Grund dafür darin besteht, dass dann,
wenn die gesamte Filmdicke groß ist,
Variationen bzw. Schwankungen gemäß einer Wellenlänge bezüglich der
spektroskopischen spezifischen Durchlässigkeit bzw. des Transmissionsvermögens oder
des spektroskopischen Reflexionsvermögens, das zum Messen der Filmdicke
verwendet wird, extrem schwerwiegend werden, so dass sie mit nur einer
geringfügigen
Variation bzw. Schwankung bezüglich
der Wellenlänge
variieren. Zwischenzeitlich ist die Wellenlängenauflösung von gemeinhin verwendeten
Spektroskopen etwa 0,5 nm, und dann, wenn ein Versuch unternommen
wird, die Filmdicke mit einer Genauigkeit von etwa ±0,1 nm
in Bereichen zu messen, in welchen die Filmdicke einen Wert von
etwa 10 μm übersteigt,
die Messgenauigkeit in dem Fall unzureichend ist, in welchem ein
Spektroskop eine Wellenlängenauflösung von
etwa 0,5 nm hat.
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Jedoch
muss bei optischen Elementen, die tatsächlich zur Verwendung kommen,
die Differenz bzw. der Unterschied zwischen Sollwerten und tatsächlichen
Werten in den meisten Fällen
auf etwa ±0,02
gehalten werden. Weiterhin ist die Wellenlängenauflösung von Messgeräten für spektroskopisches
Transmissionsverhalten oder von Messgeräten für spektroskopisches Reflexionsvermögen, die
normalerweise erhalten werden können,
etwa 0,5 nm. Unter diesem Gesichtspunkt ist es zum Sicherstellen
einer Genauigkeit von ±0,1
nm, welches die Dickenmessungsgenauigkeit ist, die tatsächlich erforderlich
ist, empirisch ermittelt worden, dass es nötig ist, wenigstens in den
Fällen
die gesamte Filmdicke auf 10 μm
oder darunter zu halten, in welchen Filmdickenmessungen auf der
Basis von nur den spektroskopischen Eigenschaften durchgeführt werden,
die durch einen optischen Monitor gemessen werden, der die spektroskopischen
Eigenschaften in einem Wellenlängenbereich
misst, der innerhalb des sichtbaren Bereichs ist.
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Zwischenzeitlich
kann in den Fällen,
in welchen Filmdickenmessungen auf der Basis von nur den spektroskopischen
Eigenschaften durchgeführt
werden, die durch einen optischen Monitor gemessen werden, der die
spektroskopischen Eigenschaften in einem Wellenlängenbereich innerhalb des sichtbaren
Bereichs misst, eine Messgenauigkeit von ±0,1 nm ausreichend sichergestellt
werden, wenn die gesamte Filmdicke kleiner als 1 μm ist, und
es gibt selbst dann keinen großen Abfall
bezüglich
der Messgenauigkeit, wenn die gesamte Filmdicke 1 μm oder darüber, aber
kleiner als 6 μm
ist.
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Demgemäß ist es
wünschenswert,
dass die spezifizierte Dicke, die als Referenz zum Unterscheiden von
Fällen
verwendet wird, als ein spezifizierter Wert in dem Bereich von 1 μm bis 10 μm eingestellt
wird, und es ist sogar noch mehr wünschenswert, diese spezifizierte
Dicke als einen spezifizierten Wert in dem Bereich von 6 μm bis 10 μm einzustellen.
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Die
erfindungsgemäße Filmbildungsvorrichtung
kann (a) eine Einrichtung aufweisen zum Bestimmen der Filmdicke
der als die oberste Schicht gebildeten Schicht nach der Bildung
von jeder Schicht auf der Basis der gesamten spektroskopischen Eigenschaften,
die sowohl die spektroskopischen Eigenschaften, die durch den ersten
optischen Monitor gemessen werden, als auch die spektroskopischen
Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen
werden, kombinieren, (b) diese Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke
die Filmdicke der als die oberste Schicht gebildeten Schicht durch
Anpassen der entsprechenden spektroskopischen Eigenschaften, die
unter Verwendung verschiedener angenommener Dicken der als die oberste Schicht
gebildeten Schicht berechnet sind, an die gesamten spektroskopischen
Eigenschaften bestimmt, und (c) diese Einrichtung zum Bestimmen
der Filmdicke das oben beschriebene Anpassen in den Fällen, in
welchen die Gesamtdicke der Schichten, die gebildet sind, oder die
Anzahl von Schichten, die gebildet sind, gleich oder kleiner einer
spezifizierten Dicke oder einer spezifizierten Anzahl von Schichten
ist, durchführt,
während den
spektroskopischen Eigenschaften, die durch den ersten optischen
Monitor gemessen werden, eine größere Gewichtung
zugeteilt wird, als den spektroskopischen Eigenschaften, die durch
den zweiten optischen Monitor gemessen werden, und die oben beschriebene
Anpassung in den Fällen,
in welchen die Gesamtdicke der Schichten, die gebildet sind, oder
die Anzahl von Schichten, die gebildet sind, größer als eine spezifizierte Dicke
oder eine spezifizierte Anzahl von Schichten ist, durchführt, während den
spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen
Monitor gemessen werden, eine größere Gewichtung
zugeteilt werden als den spektroskopischen Eigenschaften, die durch
den ersten optischen Monitor gemessen werden.
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Hierbei
ist es dann, wenn eine Unterscheidung zwischen Fällen gemäß der Gesamtdicke der Schichten,
die gebildet sind, durchgeführt
wird, wünschenswert,
dass die oben beschriebene spezifizierte Dicke als ein spezifizierter
Wert im Bereich von 1 μm
bis 10 μm
(bevorzugter ein spezifizierter Wert im Bereich von 6 μm bis 10 μm) eingestellt
wird. Dies erfolgt aus Gründen,
die gleich den Gründen
sind, die in Zusammenhang mit der oben beschriebenen achten Erfindung
beschrieben sind.
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Der
zweite Wellenlängenbereich
kann den spezifizierten Wellenlängenbereich
enthalten, in welchem der Film verwendet wird.
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Die
erfindungsgemäße Filmbildungsvorrichtung
kann eine Einstelleinrichtung aufweisen zum Einstellen der Einstell-Filmdickenwerte
von Schichten, die nachfolgend zu wenigstens einer der Schichten
gebildet werden, die den Film bilden, auf der Basis der Filmdicke,
die für
diese Schicht durch die Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke
in einem Zustand, in welchem diese Schicht als die oberste Schicht
gebildet worden ist, bestimmt ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann der zweite Wellenlängenbereich
den spezifizierten Wellenlängenbereich
enthalten, in welchem der Film verwendet wird, und die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann eine Einrichtung aufweisen zum Bestimmen der Filmdicke der
jeweiligen Schichten, die gebildet sind, eine Einrichtung zum Beurteilen,
ob der Auswertewert der Abweichung zwischen den spektroskopischen
Eigenschaften in dem spezifizierten Wellenlängenbereich, die durch den
zweiten optischen Monitor gemessen werden, in einem Zustand, in
welchem nur einige der Schichten, die den Film bilden, gebildet
worden sind, und den spektroskopischen Eigenschaften, die auf der
Basis der Filmdicken von denjenigen Schichten berechnet sind, die durch
die Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke bestimmt sind, innerhalb
eines spezifizierten zulässigen Bereichs
ist oder nicht, und eine Einrichtung zum Stoppen der Filmbildung
von Schichten nach diesen Schichten in Fällen, in welchen durch die
Beurteilungseinrichtung beurteilt wird, dass der Auswertewert nicht
innerhalb des spezifizierten zulässigen
Bereichs ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Herstellen eines optischen Elements, das ein Substrat hat, und
einen optischen dünnen
Film, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf einer
Oberseite dieses Substrats ausgebildet sind, kann einen Schritt
aufweisen, in welchem die jeweiligen Schichten, die den optischen
dünnen
Film bilden, auf der Basis von eingestellten Filmdickenwerten für diese
jeweiligen Schichten aufeinander folgend ausgebildet werden, und
einen weiteren Schritt, in welchem die Filmdicken der jeweiligen Schichten,
die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften,
die durch wenigstens einen optischen Monitor unter einem ersten
optischen Monitor, der die spektroskopischen Eigenschaften, die
aus den gebildeten Schichten entstehen, in einem ersten Wellenlängenbereich
misst, und einem zweiten optischen Monitor, der die spektroskopischen
Eigenschaften, die aus den ausgebildeten Schichten entstehen, in
einem zweiten Wellenlängenbereich
misst, gemessen werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Herstellen eines optischen Elements, das ein Substrat und einen
optischen dünnen
Film hat, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf
einer Oberseite dieses Substrats ausgebildet sind, kann einen Schritt
aufweisen, in welchem die jeweiligen Schichten, die den optischen
dünnen
Film bilden, auf der Basis von eingestellten Filmdickenwerten für diese
jeweiligen Schichten aufeinander folgend gebildet werden, ferner
einen Schritt, in welchem die Filmdicken der jeweiligen Schichten,
die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften
bestimmt werden, die durch einen ersten optischen Monitor gemessen
werden, der die spektroskopischen Eigenschaften, die aus den ausgebildeten Schichten
entstehen, in einem ersten Wellenlängenbereich misst, und ferner
einen Schritt, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte oder
Filmbildungsbedingungen der jeweiligen Schichten, die den nächsten optischen
dünnen
Film bilden, welche zum Bilden des nächsten optischen dünnen Films
auf dem nächsten
Substrat verwendet werden, in einem Zustand, in welchem alle Schichten,
die optischen dünnen
Film bilden, gebildet worden sind, für wenigstens einen Teil des
Wellenlängenbereichs
auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften unter den spektroskopischen
Eigenschaften bestimmt werden, die durch einen zweiten optischen
Monitor gemessen werden, der die spektroskopischen Eigenschaften,
die aus den ausgebildeten Schichten entstehen, in einem zweiten
Wellenlängenbereich
misst, der unterschiedlich vom ersten Wellenlängenbereich ist.
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Ferner
kann ein erfindungsgemäßes Verfahren,
zum Herstellen eines optischen Elements, das ein Substrat hat, und
einen optischen dünnen
Film, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf einer Oberseite
dieses Substrats ausgebildet werden, einen Schritt aufweisenin welchem
die jeweiligen Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, auf der Basis
von eingestellten Filmdickenwerten für diese jeweiligen Schichten
aufeinander folgend gebildet werden, ferner einen Schritt, in welchem
die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, auf
der Basis der spektroskopischen Eigenschaften bestimmt werden, die
durch einen ersten optischen Monitor gemessen werden, der die spektroskopischen
Eigenschaften, die aus den ausgebildeten Schichten entstehen, in
einem ersten Wellenlängenbereich
misst, und ferner einen Schritt, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte
oder Filmbildungsbedingungen der jeweiligen Schichten, die den nächsten optischen
dünnen
Film bilden, welche zum Bilden des nächsten optischen dünnen Films
auf dem nächsten
Substrat verwendet werden, in einem Zustand, in welchem nur einige
der Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, gebildet
worden sind, und in einem Zustand, in welchem alle Schichten, die
den optischen dünnen
Film bilden, gebildet worden sind, für wenigstens einen Teil des
Wellenlängenbereichs
auf der Basis der jeweiligen spektroskopischen Eigenschaften unter
den jeweiligen spektroskopischen Eigenschaften bestimmt werden,
die durch einen zweiten optischen Monitor gemessen werden, der die
spektroskopischen Eigenschaften, die aus den ausgebildeten Schichten
entstehen, in einen zweiten Wellenlängenbereich misst, der unterschiedlich
vom ersten Wellenlängenbereich
ist.
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Ferner
kann das erfindungsgemäße Verfahren
einen Schritt aufweisen, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte
von Schichten, die nach wenigstens einer der Schichten gebildet
sind, die den optischen dünnen
Film bilden, in einem Zustand, in welchem diese Schicht als die
oberste Schicht ausgebildet worden ist, auf der Basis der Filmdicke
eingestellt werden, die für
diese Schicht in dem Schritt bestimmt ist, in welchem die Filmdicke
bestimmt wird.
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Ferner
kann das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch gekennzeichnet sein, dass der erste Wellenlängenbereich
ein Wellenlängenbereich
innerhalb des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich
ein Wellenlängenbereich
innerhalb des Infrarotbereichs ist.
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Insbesondere
können
die ersten und zweiten Wellenlängenbereiche
innerhalb des Infrarotbereichs sein und der zweite Wellenlängenbereich
ein Teil-Wellenlängenbereich
innerhalb des Wellenlängenbereichs sein.
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Ferner
kann der optische dünne
Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs
verwendet wird und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten
Wellenlängenbereich
enthalten, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen eines optischen Elements, das ein Substrat hat, und einen
optischen dünnen
Film, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf einer
Oberseite dieses Substrats ausgebildet sind, kann einen Schritt
aufweisen, in welchem der optische dünne Film auf dem Substrat unter
Verwendung einer erfindungsgemäßen Filmbildungsvorrichtung
gebildet wird.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
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1 einen
Drehtisch mit Filmbildungsvorrichtungen, die jeweilige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bilden, in der Ansicht von unten;
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2 einen
Schnitt durch den Gegenstand von 1 entlang
der Linie A-A' in 1,
mit einer Ansicht wesentlicher Teile von Filmbildungsvorrichtungen,
die jeweilige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bilden;
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3 einen
Schnitt durch den Gegenstand von 1 entlang
der Linie B-B' in 1,
mit einer Ansicht wesentlicher Teile von Filmbildungsvorrichtungen,
die jeweilige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bilden;
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4 ein
optisches Element im Schnitt, das unter Verwendung von erfindungsgemäßen Filmbildungsvorrichtungen
hergestellt ist, die jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung bilden;
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5 ein
Blockschaltbild mit Teilen eines Steuersystems der Filmbildungsvorrichtungen,
die jeweilige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bilden.
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6 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines Beispiels des Betriebs einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filmbildungsvorrichtung;
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7 und 8 Flussdiagramme
zur Erläuterung
eines Beispiels des Betriebs einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filmbildungsvorrichtung;
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9 ein
Diagramm, das ein Beispiel des gemessenen spektroskopischen Transmissionsvermögens und
des berechneten spektroskopischen Transmissionsvermögens zeigt;
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10 ein
Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung der ersten Schicht
zeigt;
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11 ein
Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung der fünfzehnten
Schicht zeigt;
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12 ein
Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung der vierzehnten
Schicht zeigt;
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13 ein
Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung für eine Wellenlänge von
550 nm zeigt;
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14 ein
Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung für eine Wellenlänge von
1600 nm zeigt;
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15 ein
Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung in einer dreidimensionalen
Darstellung zeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Filmbildungsvorrichtung und des Herstellungsverfahrens für ein optisches
Element gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend näher
beschrieben.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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1 ist
ein Diagramm, das in Modellform den Drehtisch einer Filmbildungsvorrichtung
zeigt, die ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bildet, wenn er von unten gesehen wird.
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2 ist
eine schematische Schnittansicht, die entlang der Linie A-A' in 1 in
Modellform die wesentlichen Teile der Filmbildungsvorrichtung zeigt,
die das vorliegende Ausführungsbeispiel
bildet.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht, die entlang der Linie B-B' in 1 in
Modellform die wesentlichen Teile der Filmbildungsvorrichtung zeigt,
die das vorliegende Ausführungsbeispiel
bildet. 4 ist eine schematische Schnittansicht,
die in Modellform ein Beispiel eines optischen Elements 10 zeigt,
das unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist. 5 ist ein
schematisches Blockdiagramm, das die wesentlichen Teile des Steuersystems
der Filmbildungsvorrichtung zeigt, die das vorliegende Ausführungsbeispiel
bildet.
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Bevor
die Filmbildungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
beschrieben wird, wird ein Beispiel eines optischen Elements 10 beschrieben,
das unter Verwendung dieser Filmbildungsvorrichtung hergestellt
ist. Bei diesem Beispiel ist das optische Element 10 ein
optisches Element, das in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
(einem tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich)
im Infrarotbereich verwendet wird, wie in dem Fall von optischen
Elementen, die bei optischen Kommunikationen, bei Raumschiffen,
Satelliten oder ähnlichem
verwendet werden. Beispielsweise ist der tatsächlich verwendete Wellenlängenbereich des
optischen Elements 10 1520 nm bis 1570 nm (d. h. das sogenannte
C-Band).
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Das
optische Element 10 ist beispielsweise als Interferenzfilter
aufgebaut und ist aus einem Substrat 11 gebildet, das eine
flache transparente Platte (die aus Glas, etc. als dieses Substrat
besteht) ist, und einem optischen dünnen Film 12, der
aus einer Vielzahl von Schichten M1 bis Mn (n ist eine ganze Zahl
von 2 oder größer) besteht,
die auf einer Oberseite dieses Substrats 11 ausgebildet
sind. Natürlich
ist das optische Element 10 nicht auf ein Interferenzfilter
beschränkt
und kann auch eine Linse, ein Prisma, ein Spiegel oder ähnliches
sein. Beispielsweise wird im Fall einer Linse ein Glaselement, das
eine gekrümmte
Oberfläche
hat, etc. anstelle des Substrats 11 als das Substrat verwendet.
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Beim
vorliegenden Beispiel sind die Schichten M1 bis Mn sich abwechselnde
Schichten, die aus entweder einer Substanz mit einem hohen Brechungsindex
(z. B. Nb2O5) oder
einer Substanz mit einem niedrigen Brechungsindex (z. B. SiO2) bestehen, so dass der optische dünne Film 12 aus
sich abwechselnden Schichten von zwei unterschiedlichen Typen von
Substanzen aufgebaut ist. Natürlich
kann der optische dünne
Film 12 auch aus Schichten aufgebaut sein, die aus drei
oder mehreren unterschiedlichen Typen von Substanzen bestehen.
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Erwünschte optische
Charakteristiken bzw. Eigenschaften (in der folgenden Beschreibung
sind die erwünschten
optischen Eigenschaften spektroskopische Transmissionsvermögenseigenschaften
bzw. Eigenschaften der spezifischen Durchlässigkeit; jedoch sind die erwünschten
optischen Eigenschaften nicht auf diese Eigenschaften begrenzt und
können
auch Reflexionsvermögenseigenschaften
oder Phasencharakteristiken, etc. sein) werden im optischen Element 10 durch
geeignetes Einstellen der Materialien, einer Anzahl von Schichten
n und von Dicken der jeweiligen Schichten M1 bis Mn erhalten.
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Die
Filmbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist als Sputtervorrichtung
aufgebaut; wie es in den 1 bis 3 gezeigt
ist, weist diese Sputtervorrichtung eine Vakuumkammer 1 auf,
die als Filmbildungskammer verwendet wird, einen Drehtisch 2,
der innerhalb der Vakuumkammer 1 angeordnet ist, zwei Sputterquellen 3 (nur
eine von diesen ist in den Figuren gezeigt) und drei optische Monitore 4, 5 und 6.
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Der
Drehtisch 2 ist so angeordnet, dass veranlasst werden kann,
dass sich dieser Tisch um eine Drehwelle 7 durch ein Stellglied,
wie beispielsweise einen Motor, etc. (in den Figuren nicht gezeigt)
dreht. Substrate 11, die optische Elemente 10 bilden
werden, und ein Überwachungssubstrat 21 sind über eine
Halterung (in den Figuren nicht gezeigt) an der Unterfläche des
Drehtischs 2 bei jeweiligen Positionen auf einem konzentrischen
Kreis, der sein Zentrum bei der Welle 7 hat, angebracht.
Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten
Beispiel sind sieben Substrate 11 und ein Überwachungssubstrat 21 an
dem Drehtisch 2 angebracht.
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Die
zwei Sputterquellen 3 sind jeweils bei zwei Stellen im
unteren Teil der Vakuumkammer 1 angeordnet, die so sind,
dass diese Sputterquellen 3 zu den Substraten 11 und 21 schauen
können,
wenn sich der Drehtisch 2 dreht. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
fliegen Partikel von Komponenten, die die Schichten bilden, von
diesen zwei Sputterquellen 3 und streifen die Oberflächen der
Substrate 11 und des Überwachungssubstrats 21,
so dass Schichten gebildet werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Zielmaterialien bei den zwei Sputterquellen 3 unterschiedlich,
so dass die Substanz mit einem hohen Brechungsindex und die Substanz
mit einem niedrigen Brechungsindex (oben beschrieben) jeweils von
den zwei Sputterquellen 3 fliegen.
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Beispielsweise
besteht das Überwachungssubstrat 21 aus
einer transparenten flachen Platte, wie beispielsweise aus einem
Glassubstrat. Da flache Substrate als die Substrate der optischen
Elemente 10 verwendet werden, wie es oben beschrieben ist,
werden dieselben Substrate als die Substrate 11 und das Überwachungssubstrat 21 verwendet.
Das Überwachungssubstrat 21 ist
ein Dummy-Substrat, das für
eine Filmdickenmessung verwendet wird (d. h. ein Substrat, das schließlich kein
optisches Element 10 wird); die Dicken der Filme, die an
einer oberen Seite der Substrate 11 unter denselben Bedingungen
ausgebildet werden, werden indirekt durch Messen der Dicke des Films
gemessen, der auf der Oberfläche
dieses Überwachungssubstrats 21 ausgebildet
wird. In Abhängigkeit
von dem Fall kann es sein, dass es nicht absolut nötig ist,
ein solches Überwachungssubstrat 21 zu
verwenden. Jedoch ist in Fällen,
in welchen die Oberflächen
der optischen Elemente 10 gekrümmte Oberflächen sind, wie dann, wenn die
optischen Elemente 10 Linsen sind, eine genaue Messung
der Filmdicke an solchen Oberflächen
schwierig; demgemäß ist es
wünschenswert,
ein Überwachungssubstrat 21 zu
verwenden.
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Wie
es in den 2 und 3 gezeigt
ist, sind drei Fenster 14b, 15b und 16b in
der oberen Oberfläche
der Vakuumkammer 21 ausgebildet und sind drei Fenster 14a, 15a und 16a in
der unteren Oberfläche
der Vakuumkammer 1 ausgebildet. Das Paar von Fenstern 14a und 14b ist
so angeordnet, dass diese Fenster auf jeder Seite einer spezifizierten
Position angeordnet sind, an welchen die Substrate 11 uns 21 vorbeilaufen, wenn
sich der Drehtisch 2 dreht. Ein weiteres Paar von Fenstern 15a und 15b sowie
das andere Paar von Fenstern 16a und 16b sind
auch auf gleiche Weise angeordnet.
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Der
optische Monitor 4 ist aus einer lichtemittierenden Vorrichtung 4a aufgebaut,
und aus einer Lichtempfangsvorrichtung 4b, welche das Licht
aufteilt und empfängt,
das von der lichtemittierenden Vorrichtung 4a emittiert
wird und das durch das Fenster 14a, das Substrat 11 oder
das Überwachungssubstrat 21 und
das Fenster 14b verläuft;
dieser optische Monitor 4 ist so angeordnet, dass er das
spektroskopische Transmissionsvermögen des Films messen kann,
der auf der Oberfläche
des Substrats 11 oder des Überwachungssubstrats 21 gebildet
ist. Gleichermaßen
ist der optische Monitor 5 aus einer lichtemittierenden
Vorrichtung 5a aufgebaut, und aus einer Lichtempfangsvorrichtung 5b,
die das Licht aufteilt und empfängt,
das von der lichtemittierenden Vorrichtung 5a emittiert
wird und das durch das Fenster 15a, das Substrat 11 oder
das Überwachungssubstrat 21 und
das Fenster 15b verläuft,
und auch dieser optische Monitor 5 ist so angeordnet, dass er
das spektroskopische Transmissionsvermögen des Films messen kann,
der auf der Oberfläche
des Substrats 11 oder des Überwachungssubstrats 21 gebildet
ist. Gleichermaßen
ist der optische Monitor 6 aus einer lichtemittierenden
Vorrichtung 6a aufgebaut, und aus einer Lichtempfangsvorrichtung 6b,
die das Licht aufteilt und empfängt,
das von der lichtemittierenden Vorrichtung 6a emittiert
wird und das durch das Fenster 16a, das Substrat 11 oder
das Überwachungssubstrat 21 und
das Fenster 16b verläuft,
und auch dieser optische Monitor 6 ist so angeordnet, dass
er das spektroskopische Transmissionsvermögen des Films messen kann,
der auf der Oberfläche
des Substrats 11 oder des Überwachungssubstrats 21 gebildet
ist.
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Der
optische Monitor 4 ist so aufgebaut, dass er das spektroskopische
Transmissionsvermögen
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
im sichtbaren Bereich, wie z. B. 400 nm bis 850 nm, misst. Der optische
Monitor 5 ist so aufgebaut, dass dieser optische Monitor
das spektroskopische Transmissionsvermögen in einem spezifizierten
Wellenlängenbereich
im Infrarotbereich, wie z. B. 1000 nm bis 1700 nm, misst. Der optische
Monitor 6 ist so aufgebaut, dass dieser optische Monitor
das spektroskopische Transmissionsvermögen in dem tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
der optischen Elemente 10 misst (dieser entspricht dem Wellenlängenbereich,
der in den Abschnitten ”Ansprüche” und ”Offenbarung
der Erfindung” als
der ”spezifizierte
Wellenlängenbereich,
in welchem der Film verwendet wird” beschrieben ist), wie z.
B. 1520 nm bis 1570 nm. Die jeweiligen optischen Monitore 4 bis 6 sind
speziell für
die jeweiligen zu messenden Wellenlängenbereiche aufgebaut.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann deshalb, weil der Mess-Wellenlängenbereich des optischen Monitors 5 den
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
der optischen Elemente 10 enthält, welches der Mess-Wellenlängenbereich
des optischen Monitors 6 ist, der tatsächlich verwendete Wellenlängenbereich
der optischen Elemente 10 auch durch den optischen Monitor 5 gemessen
werden. Demgemäß wäre es möglich, den
optischen Monitor 6 wegzulassen und die Funktion des optischen
Monitors 6 mit dem optischen Monitor 5 zu kombinieren.
Jedoch dann, wenn die optischen Monitore 5 und 6 getrennt
aufgebaut sind, wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, kann die Auflösung des
optischen Monitors 6 im Vergleich mit der Auflösung des
optischen Monitors 5 erhöht sein, da der Mess-Wellenlängenbereich
des optischen Monitors 6 schmaler als der Mess-Wellenlängenbereich
des optischen Monitors 5 ist. Demgemäß kann das spektroskopische
Transmissionsvermögen
im tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
mit einer hohen Auflösung gemessen
werden, was von Vorteil ist. Gegensätzlich dazu wäre es in
Fällen,
in welchen das spektroskopische Transmissionsvermögen im tatsächlich bzw.
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
der optischen Elemente 10 dazu verwendet werden kann, um
die Filmdicken der jeweiligen Schichten zu bestimmen, möglich, den
optischen Monitor 5 wegzulassen und den optischen Monitor 6 auch
als Filmdickenmonitor zu verwenden.
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In
der folgenden Beschreibung wird der Annehmlichkeit halber der optische
Monitor 4 der ”optische Monitor
für einen
sichtbaren Bereich” genannt
werden, wird der optische Monitor 5 der ”Infrarotmonitor
zur Filmdickenmessung” genannt
werden und wird der optische Monitor 6 der ”Infrarotmonitor
für einen
tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich” genannt
werden.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, weist die Filmbildungsvorrichtung
des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen
Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 auf, der aus
(beispielsweise) einem Computer aufgebaut ist, der die gesamte Vorrichtung
steuert und spezifizierte Berechnungen und ähnliches durchführt, um
den nachfolgend beschriebenen Betrieb zu realisieren, einen Betriebsteil
bzw. Betätigungsteil 18,
der durch den Anwender zum Eingeben von Anweisungen und Daten, etc.,
in den Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 verwendet
wird, und einen Anzeigeteil 19, wie beispielsweise eine
CRT. Der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 hat
einen internen Speicher 20. Natürlich wäre es auch möglich, einen
externen Speicher anstelle dieses internen Speichers 20 zu
verwenden. Weiterhin weist die Filmbildungsvorrichtung des vorliegenden
Ausführungsbeispiels,
wie allgemein bekannte Filmbildungsvorrichtungen, eine Pumpe auf,
die zum Versetzen des Inneren der Vakuumkammer 1 in einen
Vakuumzustand verwendet wird, einen Gaszufuhrteil, der spezifizierte
Gase zum Inneren der Vakuumkammer 1 zuführt, und ähnliches. Jedoch ist eine Beschreibung dieser
Teile weggelassen.
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Als
nächstes
wird ein Beispiel des Betriebs der Filmbildungsvorrichtung des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist
ein schematisches Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs
der Filmbildungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
zeigt.
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Eine
Filmbildung wird in einem Zustand initiiert, in welchem die Substrate 11 und
ein Überwachungssubstrat 21,
auf welchen noch keine Filme gebildet worden sind, an den Drehtisch 2 angebracht
sind.
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Zuerst
führt der
Anwender Anfangseinstellungen durch Betätigen des Betätigungsteils 18 durch (Schritt
S1). Bei diesen Anfangseinstellungen wird eine Einstellinformation
eingegeben, die den Messmode der optischen Messungen für eine Überwachung
der Filmdicke, die in einem Schritt S4 durchgeführt werden, der nachfolgend
beschrieben ist, als entweder den Messmode für einen sichtbaren Bereich
(einen Mode, in welchem optische Messungen zur Überwachung einer Filmdicke
durch den optischen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
durchgeführt
werden) oder den Messmode für
einen Infrarotbereich (einen Mode, in welchem optische Messungen
zur Überwachung
einer Filmdicke durch den Filmdickenmess-Infrarotmonitor 5 durchgeführt werden)
einstellt. Weiterhin werden bei diesen Anfangseinstellungen die
eingestellten Filmdickenwerte, Materialien, eine Anzahl von Schichten
n, Filmbildungsbedingungen und ähnliches
für die
jeweiligen Schichten M1 bis Mn eingegeben, die so sind, dass die
erwünschten
optischen Eigenschaften des optischen Elements 10 erhalten
werden können,
und die gemäß einem
Vorentwurf bzw. einer Weiterentwicklung oder ähnlichem vorbestimmt sind.
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Darüber hinaus
wäre es
auch möglich,
den Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 mit einer Entwurfsfunktion
für den
optischen dünnen
Film 12 zu versehen, so dass dann, wenn der Anwender die
erwünschten
optischen Eigenschaften eingibt, der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 automatisch
die eingestellten Filmdickenwerte, die Materialien, die Anzahl von
Schichten n, die Filmbildungsbedingungen und ähnliches der jeweiligen Schichten
M1 bis Mn gemäß dieser
Entwurfsfunktion automatisch bestimmt. Weiterhin wird bei diesen
Anfangseinstellungen auch eine Einstellinformation eingegeben, die
die Schicht einer Filmbildung anzeigt, bei welcher die optische
Messung des tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereichs
durchzuführen
ist, und zwar in einem Schritt S6 (der später beschrieben wird), etc.
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Beispielsweise
kann die Auswahl dieser Schicht als alle der Schichten M1 bis Mn
eingestellt werden, oder kann als nur die oberste Schicht Mn eingestellt
werden; alternativ kann die Auswahl als die oberste Schicht Mn und
eine oder mehrere andere beliebige Schichten (z. B. bei jeder spezifizierten
Nummer bzw. Anzahl von Schichten) eingestellt werden. Eine Einstellung
kann auch verwendet werden, bei welcher keine Schicht ausgewählt ist,
und die optische Messung des tatsächlich verwendeten Wellenlängenbereichs
im Schritt S6 für
keine Schicht durchgeführt
wird; jedoch ist es mindestens wünschenswert,
die oberste Schicht Mn auszuwählen.
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Als
nächstes
stellt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 einen
Zählwert
m, der die Nummer der tatsächlichen
Schicht anzeigt, wenn sie von der Seite des Substrats 11 ausgezählt wird,
auf Eins ein (Schritt S2).
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Dann
wird unter der Steuerung des Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteils 17 die
Filmbildung der m-ten Schicht (z. B. durch eine Zeitsteuerung) auf
der Basis des eingestellten Filmdickenwerts und der eingestellten
Filmbildungsbedingungen, etc. durchgeführt, die für diese Schicht eingestellt
sind (Schritt S3). Im Fall der ersten Schicht M1 wird eine Filmbildung
auf der Basis des eingestellten Filmdickenwerts durchgeführt, der im
Schritt S1 eingestellt worden ist. Jedoch im Fall der zweiten oder
von darauf folgenden Schichten wird dann, wenn der eingestellte
Filmdickenwert im Schritt S9 (der später beschrieben wird) eingestellt
worden ist, eine Filmbildung auf der Basis des zuallerletzt eingestellten
Filmdickenwerts durchgeführt.
Während
einer Filmbildung wird veranlasst, dass sich der Drehtisch 2 dreht,
und nur der Verschluss (der in den Figuren nicht gezeigt ist), der
gegenüberliegend
zu der Sputterquelle 3 angeordnet ist, die dem Material
der m-ten Schicht entspricht, wird geöffnet, so dass Partikel von
dieser Sputterquelle 3 auf den Substraten 11 und
dem Überwachungssubstrat 21 abgelagert
werden. Wenn die Filmbildung der m-ten Schicht beendet ist, wird
dieser Verschluss geschlossen.
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Darauf
folgend werden unter der Steuerung des Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteils 17 optische
Messungen zur Überwachung
einer Filmdicke in dem Messmode durchgeführt, der im Schritt S1 eingestellt
worden ist (Schritt S4).
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In
Fällen,
in welchen im Schritt S1 der Messmode für einen sichtbaren Bereich
eingestellt ist, wird das spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder
des Substrats 11 in dem spezifizierten Wellenlängenbereich
innerhalb des sichtbaren Bereichs, der oben beschrieben ist, durch
den optischen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
im Schritt S4 gemessen, und diese Daten werden in dem Speicher 20 in
Verbindung mit dem tatsächlichen
Zählwert
m gespeichert. Messungen durch den optischen Monitor 4 für einen
sichtbaren Bereich werden dann durchgeführt, wenn das Überwachungssubstrat 21 oder
das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 4a und
der Lichtempfangsvorrichtung 4b bei einem Zustand positioniert
ist, in welchem sich der Drehtisch 2 dreht, oder werden
bei einem angehaltenen Drehtisch 2 in einem Zustand durchgeführt, in
welchem das Überwachungssubstrat 21 oder
das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 4a und
der Lichtempfangsvorrichtung 4b positioniert ist.
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Andererseits
wird in Fällen,
in welchen im Schritt S1 der Messmode für einen Infrarotbereich eingestellt ist,
das spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder
des Substrats 11 in dem spezifizierten Wellenbereich innerhalb
des Infrarotbereichs, der oben beschrieben ist, durch den Filmdickenmess-Infrarotmonitor 5 gemessen,
und diese Daten werden in dem Speicher 20 in Verbindung
mit dem tatsächlichen
Zählwert
m gespeichert. Messungen durch den Filmdickenmess-Infrarotmonitor 5 werden
dann durchgeführt,
wenn das Überwachungssubstrat 21 oder
Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 5a und
der Lichtempfangsvorrichtung 5b in einem Zustand positioniert
ist, in welchem sich der Drehtisch 2 dreht, oder werden
bei dem angehaltenen Drehtisch 2 in einem Zustand durchgeführt, in
welchem das Überwachungssubstrat 21 oder
das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 5a und
der Lichtempfangsvorrichtung 5b positioniert ist.
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Grundsätzlich können im
Schritt S4 die Eigenschaften des spektroskopischen Transmissionsvermögens von
entweder dem Überwachungssubstrat 21 oder
dem Substrat 11 in jedem Messmode gemessen werden. Weiterhin
können
die Eigenschaften eines spektroskopischen Transmissionsvermögens von
entweder dem Überwachungssubstrat 21 oder
dem Substrat 11 für
jede Schicht durch den Anwender im Voraus beliebig als die Eigenschaften
eines spektroskopischen Transmissionsvermögens eingestellt werden, die
gemessen werden.
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Wenn
die im Schritt S4 durchgeführten
optischen Messungen zur Überwachung
einer Filmdicke beendet sind, beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17,
ob die optischen Messungen für
einen tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
des Schritts S6 durchzuführen
sind oder nicht, wenn eine Filmbildung bis zu der tatsächlichen
m-ten Schicht durchgeführt
worden ist (d. h. in dem Zustand, in welchem die m-te Schicht als
die oberste Schicht ausgebildet worden ist) (Schritt S5), wobei
diese Beurteilung auf einer Einstellinformation basiert, die im
Schritt S1 eingestellt worden ist. Wenn beurteilt wird, dass die
optischen Messungen für
einen tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
nicht durchzuführen
sind, geht die Verarbeitung direkt weiter zu einem Schritt S7, während dann,
wenn beurteilt wird, dass die optischen Messungen für einen
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
durchzuführen
sind, die Verarbeitung zu dem Schritt S7 weitergeht, nachdem der
Schritt S6 durchlaufen ist.
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Im
Schritt S6 wird das spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder
des Substrats 11 in dem oben beschriebenen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
durch den Infrarotmonitor 6 für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
gemessen, und diese Daten werden im Speicher 20 gespeichert.
Messungen durch den Infrarotmonitor 6 für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
werden dann durchgeführt,
wenn das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 6a und
der Lichtempfangsvorrichtung 6b in einem Zustand positioniert
ist, in welchem sich der Drehtisch 2 dreht, oder werden
bei einem angehaltenen Drehtisch 2 in einem Zustand durchgeführt, in
welchem das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden
Vorrichtung 6a und der Lichtempfangsvorrichtung 6b positioniert
ist.
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Im
Schritt S7 bestimmt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 die
Filmdicke der tatsächlichen
m-ten Schicht auf der Basis der Eigenschaften eines spektroskopischen
Transmissionsvermögens,
die im Schritt S6 gemessen sind. In Bezug auf die Prozedur, die
zum Bestimmen der Filmdicke aus den Eigenschaften eines spektroskopischen
Transmissionsvermögens
verwendet wird, können
verschiedene Typen von öffentlich
bekannten Prozeduren oder eine Anpassung gleich derjenigen, die
in den Schritten S30 und S31 (in 7 gezeigt,
die später
beschrieben wird) durchgeführt
wird, verwendet werden.
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Als
nächstes
beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17,
ob m = n gilt oder nicht, d. h. ob eine Filmbildung bis zur letzten
Schicht Mn beendet worden ist oder nicht (Schritt S8). Wenn sie
nicht beendet worden ist, werden die eingestellten Filmdickenwerte
für die
Schichten ab der (m + 1)-ten Schicht (d. h. die Schichten, die noch
nicht ausgebildet worden sind) auf der Basis der jeweiligen Filmdicke,
die im Schritt S6 bestimmt ist, für jede Schicht bis zur m-ten
Schicht eingestellt und optimiert, so dass die optischen Eigenschaften
des optischen Elements 10, die letztlich erhalten werden,
auf die erwünschten
optischen Eigenschaften eingestellt werden (Schritt S9).
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Beispielsweise
kann eine solche Optimierung unter Verwendung von verschiedenen
Typen von öffentlich
bekannten Prozeduren durchgeführt
werden. Die eingestellten Filmdickenwerte für die Schichten ab der (m +
1)-ten Schicht, die in diesem Schritt S9 eingestellt werden, werden
im Schritt S3 verwendet, wenn die Schichten ab der (m + 1)-ten Schicht
ausgebildet werden. Nach der im Schritt S9 durchgeführten Einstellung wird
der Zählwert
m der Nummer bzw. Anzahl von Schichten um Eins erhöht (Schritt
S10) und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S3.
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Wenn
andererseits im Schritt S8 beurteilt wird, dass eine Filmbildung
bis zur letzten Schicht Mn beendet worden ist, werden die Eigenschaften
eines spektroskopischen Transmissionsverhaltens in dem in jedem Schritt
S6 gemessenen tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
und die Filmdicke der jeweiligen Schichten, die in jedem Schritt
S7 bestimmt sind, welche im Speicher 20 gespeichert sind,
auf dem Anzeigeteil 19 zusammen mit den zugehörigen Zählwerten
m angezeigt (Information, die anzeigt, welche Schicht als die oberste
Schicht zu der Zeit ausgebildet wurde, zu welcher die Daten erhalten
wurden), und wenn es nötig
ist, werden diese Daten zu einem externen Personalcomputer, etc.
ausgegeben (Schritt S11); damit ist die Bildung des optischen dünnen Films 12 auf
dem Substrat 11 beendet.
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Auf
diese Weise können
optische Elmente 10 hergestellt werden.
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Weiterhin
bestimmt der Anwender auf der Basis der Filmdicken der jeweiligen
Schichten und der Eigenschaften eines spektroskopischen Transmissionsvermögens im
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich,
die im Schritt S11 angezeigt oder ausgegeben werden, die eingestellten
Filmdickenwerte und die eingestellten Filmbildungsbedingungen der
jeweiligen Schichten, die im Schritt S1 einzustellen sind, wenn
der nächste
optische dünne
Film 12 auf dem nächsten
Substrat 11 gebildet wird (aus einem Vergleich der obigen Daten
mit den anfänglichen
eingestellten Filmdickenwerten der jeweiligen Schichten und erwünschten
optischen Eigenschaften des optischen Elements 10), so
dass optische Eigenschaften, die den erwünschten optischen Eigenschaften
näher sind,
erhalten werden können,
wenn der nächste
optische dünne
Film 12 auf dem nächsten
Substrat 11 gebildet wird. Wenn der nächste optische dünne Film 12 auf
dem nächsten
Substrat 11 gebildet wird, werden die so bestimmten eingestellten
Filmdickenwerte und Filmbildungsbedingungen der jeweiligen Schichten
im Schritt S1 eingestellt.
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Somit
kann beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Rückkopplung,
bei welcher Information, die dann erhalten wird, wenn der optische
dünne Film 12 auf
dem tatsächlichen
Substrat 11 ausgebildet wird, bei den eingestellten Filmdickenwerten
und Filmbildungsbedingungen für
die jeweiligen Schichten berücksichtigt wird,
die im Schritt S1 eingestellt werden, wenn der optische dünne Film 12 auf
dem nächsten
Substrat 11 gebildet wird, über den Anwender durchgeführt werden.
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Jedoch
ist es auch möglich,
die Verarbeitung durch Ausstatten des Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteils 17 mit
einer solchen Rückkopplungsfunktion
zu automatisieren. In diesem Fall kann beispielsweise eine Nachschautabelle
oder ähnliches,
die die Entsprechung zwischen der Information, die dann erhalten
wird, wenn der optische dünne
Film 12 auf dem tatsächlichen
Substrat 11 gebildet wird, und den eingestellten Filmdickenwerten
und Filmbildungsbedingungen für
die jeweiligen Schichten, die anfangs einzustellen sind, wenn der
optische dünne
Film 12 auf dem nächsten
Substrat 11 gebildet wird, im Voraus ausgebildet werden,
damit der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 die
oben beschriebene Rückkopplung
durch Bezugnahme auf diese Nachschautabelle oder ähnliches
durchführt.
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Die
nachfolgend beschriebenen verschiedenen Vorteile können bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erhalten werden.
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Zum
Beschreiben des ersten Vorteils werden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
ungeachtet davon, welcher Messmode als der Messmode der im Schritt
S4 durchgeführten
optischen Messungen zur Überwachung
einer Filmdicke eingestellt ist, wenn die Schicht, die die Zeitgabe
für die
optischen Eigenschaften in dem tatsächlich verwendeten Wellenlängenbereich
innerhalb des Infrarotbereichs im Schritt S6 bestimmt, als die oberste
Schicht Mn im Schritt S1 eingestellt wird, die Eigenschaften eines
spektroskopischen Transmissionsvermögens (in dem tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
innerhalb des Infrarotbereichs) des optischen Elements 10 mit
dem schließlich
ausgebildeten gesamten optischen dünnen Film 12 in dem
Schritt S6 gemessen; demgemäß kann eine
Rückkopplung
durchgeführt
werden, bei welcher diese Information bei der Filmbildung des nächsten optischen
dünnen
Films 12 auf dem nächsten
Substrat 11 berücksichtigt
wird. Folglich kann ein optischer dünner Film 12, der
erwünschte
optische Eigenschaften hat, die genauer reproduziert werden, erhalten
werden. Insbesondere dann, wenn die Schicht, die die Zeitgabe der
optischen Eigenschaften in dem tatsächlich verwendeten Wellenlängenbereich
bestimmt, nicht nur als die oberste Schicht Mn eingestellt wird,
sondern auch als eine oder mehrere andere Schichten, werden die
Eigenschaften eines spektroskopischen Transmissionsvermögens im
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
in einer Stufe, in welcher der Film bis zu der Stelle einer Zwischenschicht
ausgebildet worden ist, auch gemessen, und eine Rückkopplung
kann durchgeführt
werden, bei welcher diese Information auch bei der Filmbildung des
nächsten
optischen dünnen
Films 12 auf dem nächsten
Substrat 11 berücksichtigt
wird.
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In
diesem Fall kann ein optischer dünner
Film, der erwünschte
optische Eigenschaften hat, die noch genauer reproduziert werden,
erhalten werden. Weiterhin können
beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
deshalb, weil ein Infrarotmonitor 6 für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
getrennt von dem Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke
installiert ist, die Eigenschaften im tatsächlich verwendeten Wellenlängenbereich
mit einer extrem hohen Auflösung
gemessen werden. Demgemäß ist dies
diesbezüglich
vorteilhaft, dass ein optischer dünner Film 12, der
erwünschte
optische Eigenschaften hat, die noch genauer reproduziert werden
können,
erhalten werden kann, und zwar auch unter diesem Gesichtspunkt.
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Andererseits
können
bei einer herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung deshalb, weil nur ein Monitor für optische
Eigenschaften für
einen sichtbaren Bereich angebracht ist, die optischen Eigenschaften
des optischen Elements 10 im tatsächlich verwendeten Wellenlängenbereich
innerhalb des Infrarotbereichs nicht gemessen werden, so dass die
Rückkopplung
von Information im tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich, wie
er oben beschrieben ist, vollständig
unmöglich
ist.
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Als
zweites werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dann, wenn der
Messmode der optischen Messungen zur Überwachung einer Filmdicke,
die im Schritt S4 durchgeführt
werden, als der Infrarotbereichs-Messmode eingestellt wird, die
optischen Messungen zur Überwachung
einer Filmdicke durch den Infrarotmonitor 5 zur Überwachung
einer Filmdicke durchgeführt,
wie es oben beschrieben ist, und werden die Filmdicken der jeweiligen
Schichten aus den spektroskopischen Eigenschaften im Infrarotbereich
bestimmt, die durch diese Messungen erhalten werden. Da die Wellenlängen im
Infrarotbereich länger
als die Wellenlängen
im sichtbaren Bereich sind, ist es weniger wahrscheinlich, dass
eine große
und abrupte sich wiederholende Schwankung bzw. Variation in Bezug
auf Änderungen
bezüglich
der Wellenlänge
im Infrarotbereich erscheinen, als im sichtbaren Bereich, selbst
wenn die gesamte Filmdicke oder die gesamte Anzahl von Schichten, die
gebildet sind, groß ist.
-
Demgemäß können beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
dann, wenn der Messmode als der Infrarotbereichs-Messmode eingestellt
ist, selbst wenn die gesamte Filmdicke oder die Anzahl von ausgebildeten Schichten
groß ist,
die Filmdicken der jeweiligen Schichten mit einer größeren Genauigkeit
als in Fällen
bestimmt werden, in welchen die Filmdicken der jeweiligen Schichten
aus den spektroskopischen Eigenschaften im sichtbaren Bereich bestimmt
werden, wie bei einer herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung; folglich ist es möglich, einen optischen dünnen Film 12 mit
erwünschten
optischen Eigenschaften zu erhalten, die genau reproduziert werden.
Somit kann deshalb, weil die Filmdicken der jeweiligen Schichten
in Fällen
genau gemessen werden können,
in welchen der Messmode als der Infrarotbereichs-Messmode eingestellt
ist, selbst wenn die gesamte Filmdicke oder die Anzahl von ausgebildeten
Schichten groß ist,
die Notwendigkeit zum Ersetzen bzw. Austauschen des Überwachungssubstrats 21 während einer
Filmsbildung vollständig
eliminiert werden, oder kann die Häufigkeit für ein solches Austauschen reduziert
werden, selbst wenn die gesamte Filmdicke des optischen dünnen Films 12 groß ist; folglich
wird die Produktivität
stark verbessert.
-
In
Fällen,
in welchen die Notwendigkeit zum Austauschen des Überwachungssubstrats 21 vollständig eliminiert
ist, können
dann, wenn das Substrat 11, das das optische Element 10 bildet,
(beispielsweise) eine flache Platte ist, die spektroskopischen Eigenschaften
des Substrats 11 durch den Infrarotmonitor 5 zur Überwachung
einer Filmdicke gemessen werden. In diesem Fall kann deshalb, weil
es keine Notwendigkeit zum Verwenden eines Überwachungssubstrats 11 gibt,
die Produktivität
weiter verbessert werden.
-
Als
drittes werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dann, wenn der
Messmode der optischen Messungen zur Überwachung einer Filmdicke,
die im Schritt S4 durchgeführt
werden, als der Messmode für
einen sichtbaren Bereich eingestellt ist, die optischen Messungen
zur Überwachung
einer Filmdicke durch einen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
durchgeführt,
wie es oben beschrieben ist, und werden die Filmdicken der jeweiligen
Schichten aus den spektroskopischen Eigenschaften im sichtbaren
Bereich bestimmt, die durch diese Messungen erhalten werden. Demgemäß muss in
Fällen,
in welchen die gesamte Filmdicke oder die Anzahl von Schichten des
optischen dünnen
Films 12 groß ist,
das Überwachungssubstrat 21 während einer
Filmbildung wie bei einer herkömmlichen
Filmsausbildungsvorrichtung ausgetauscht werden, um die Filmdicken
der jeweiligen Schichten mit einer guten Genauigkeit zu erhalten.
Folglich ist dies bezüglich der
Produktivität
vergleichbar mit einer herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung. Jedoch deshalb, weil die Wellenlängen im
sichtbaren Bereich kürzer
als die Wellenlängen
im Infrarotbereich sind, können
die spektroskopischen Eigenschaften im sichtbaren Bereich im Vergleich
mit den spektroskopischen Eigenschaften im Infrarotbereich in Fällen mit
guter Empfindlichkeit gemessen werden, in welchen die gesamte Filmdicke
oder die Anzahl von gebildeten Schichten klein ist.
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Demgemäß können dann,
wenn der Messmode als der Messmode für einen sichtbaren Bereich
eingestellt ist, obwohl die Produktivität derjenigen unterlegen ist,
die dann erhalten wird, wenn der Messmode als der Messmode für einen Infrarotbereich
eingestellt ist, in Fällen,
in welchen die gesamte Filmdicke oder die Anzahl von Schichten des
optischen dünnen
Films 12 groß ist,
die Filmdicken der jeweiligen Schichten mit größerer Genauigkeit erhalten
werden, so dass ein optischer dünner
Film 12, der erwünschte
optische Eigenschaften hat, die mit größerer Genauigkeit reproduziert
werden können,
erhalten werden. Natürlich
ist dieser Vorteil, der in einem Fall erhalten wird, in welchem
der Messemode als der Messmode für
einen sichtbaren Bereich eingestellt ist, ein Vorteil, der auch
bei der oben beschriebenen herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung erhalten wird. Jedoch wird im Messmode für einen
sichtbaren Bereich des vorliegenden Ausführungsbeispiels dieser Vorteil
gleichzeitig mit dem oben beschriebenen ersten Vorteil erhalten;
demgemäß ist die
technische Signifikanz dieses Vorteils extrem hoch.
-
[Zweites Ausführungsbeispiel]
-
Die 7 und 8 sind
schematische Ablaufdiagramme, die den Betrieb einer Filmbildungsvorrichtung
darstellen, die ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bildet.
-
Die
Filmbildungsvorrichtung, die das vorliegende Ausführungsbeispiel
bildet, unterscheidet sich von der Filmbildungsvorrichtung, die
das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel
bildet, nur in der folgenden Hinsicht: bei dem oben beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiel
ist der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 so
aufgebaut, dass der oben beschriebene in 6 gezeigte
Betrieb realisiert wird, während
beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 so aufgebaut
ist, dass der in den 7 und 8 gezeigte
Betrieb realisiert wird. Bezüglich
allen anderen Aspekten ist sie dieselbe wie diejenige des oben beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiels.
Hier wird daher der in den 7 und 8 gezeigte
Betrieb beschrieben; da andere Beschreibungen redundant sind, werden
solche anderen Beschreibungen weggelassen.
-
Eine
Filmbildung wird in einem Zustand initiiert, in welchem die Substrate 11 und
das Überwachungssubstrat 21,
auf welchem noch keine Filme ausgebildet worden sind, an den Drehtisch 2 angebracht
sind.
-
Zuerst
führt der
Anwender Anfangseinstellungen durch Betätigen des Betätigungsteils 18 durch (Schritt
S21). Bei diesen Anfangseinstellungen wird Einstellungsinformation
eingegeben, die anzeigt, ob der Filmdicken-Bestimmungsmode als der
Mode eingestellt ist, der einen Wellenlängenbereich verwendet, oder als
der Mode, der beide Wellenlängenbereiche
verwendet. Hier bezieht sich ”Filmdicken-Bestimmungsmode” auf das
System, das zum Bestimmen der Filmdicke der Schicht verwendet wird,
die zu dem fraglichen Zeitpunkt als die oberste Schicht ausgebildet
wird. Weiterhin bezieht sich ”Mode,
der einen Wellenlängenbereich verwendet” auf ein
System, in welchem die Filmdicke dieser Schicht mit nur einem Typ
eines spektroskopischen Transmissionsvermögens unter den spektroskopischen
Transmissionsvermögen,
die durch den optischen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
gemessen werden, und den spektroskopischen Transmissionsvermögen, die
durch den Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke
gemessen werden, die selektiv als die Messdaten verwendet werden,
bestimmt wird. Darüber
hinaus bezieht sich ”Mode,
der beide Wellenbereiche verwendet” auf ein System, in welchem
die Filmdicke dieser Schicht unter Verwendung von sowohl den spektroskopischen
Transmissionsvermögen,
die durch den optischen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
gemessen werden, als auch den spektroskopischen Transmissionsvermögen, die
durch den Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke
gemessen werden, bestimmt wird. Weiterhin wird derselbe Filmdicken-Bestimmungsmode
für alle
Schichten M1 bis Mn verwendet.
-
Weiterhin
wird bei den Anfangseinstellungen in einem Schritt S21 eine Toleranz
Ti entsprechend jeder der Schichtennummern m eingestellt, die in
dem Mode unter Verwendung beider Wellenlängenbereiche verwendet wird.
Dieser Punkt wird später
detailliert beschrieben.
-
Weiterhin
werden bei den Anfangseinstellungen im Schritt S21 die eingestellten
Filmdickenwerte, Materialien, Anzahl von Schichten n, Filmbildungsbedingungen
und ähnliches
für die
jeweiligen Schichten M1 bis Mn eingegeben, die so sind, dass die
erwünschten
optischen Eigenschaften des optischen Elements 10 erhalten
werden können,
und die gemäß einer
Fortentwicklung oder ähnlichem
vorbestimmt sind. Darüber
hinaus wäre
es auch möglich,
den Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 mit einer
Entwicklungs- bzw. Entwurfsfunktion für den optischen dünnen Film 12 zu
versehen, so dass der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 die
eingestellten Filmdickenwerte, die Materialien, die Anzahl von Schichten
n, die Filmbildungsbedingungen und ähnliches für die jeweiligen Schichten
M1 bis Mn mittels dieser Entwurfsfunktion automatisch bestimmt,
wenn der Anwender die erwünschten
optischen Eigenschaften eingibt.
-
Weiterhin
wird bei den Anfangseinstellungen im Schritt S21 auch eine Einstellungsinformation
eingegeben, die die Schicht einer Filmbildung anzeigt, bei welcher
optische Messungen für
einen tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
eines Schritts S27 (der später
beschrieben wird) durchzuführen
sind (und ähnliches).
Bei der Auswahl dieser Schicht können
beispielsweise eine oder mehrere beliebige Schichten, die andere
als die oberste Schicht Mn sind (z. B. Schichten, die durch eine
spezifizierte Anzahl von Schichten getrennt sind) ausgewählt werden,
können
die oberste Schicht Mn und eine oder mehrere andere beliebige Schichten
ausgewählt
werden oder können
alle Schichten M1 bis Mn ausgewählt
werden. Weiterhin kann die oberste Schicht Mn allein ausgewählt werden,
oder eine Einstellung kann verwendet werden, bei der keine Schicht
ausgewählt
wird, so dass die optischen Messungen für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
des Schritts S27 für
keine der Schichten durchgeführt
werden. Jedoch ist es wünschenswert,
wenigstens eine Schicht auszuwählen,
die eine andere als die oberste Schicht Mn ist.
-
Als
nächstes
stellt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 einen
Zählwert
m, der die Anzahl bzw. Nummer der tatsächlichen Schicht (d. h. die
Schichtennummer) einstellt, wie sie von der Seite des Substrats 11 gezählt wird,
auf Eins ein (Schritt S22).
-
Als
nächstes
wird unter der Steuerung des Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteils 17 die
Filmbildung der m-ten Schicht (beispielsweise) unter Verwendung
einer Zeitsteuerung auf der Basis der eingestellten Filmdickenwerte
und Filmbildungsbedingungen, etc. durchgeführt, die für diese Schicht eingestellt
wurden (Schritt S23). In dem Fall der ersten Schicht M1 wird die
Schicht auf der Basis des eingestellten Filmdickenwerts ausgebildet,
der im Schritt S21 eingestellt wurde; jedoch wird im Fall von Schichten
ab der zweiten Schicht dann, wenn der eingestellte Filmdickenwert
in einem Schritt S39 (der später
beschrieben ist) eingestellt worden ist, die Schicht auf der Basis
des zuletzt eingestellten Filmdickenwerts ausgebildet. Während einer Filmbildung
wird veranlasst, dass sich der Drehtisch 2 dreht, und nur
der Verschluss (der in den Figuren nicht gezeigt ist), der gegenüberliegend
zu der Sputterquelle 3 entsprechend dem Material der m-ten
Schicht installiert ist, wird geöffnet,
so dass Partikel von dieser Sputterquelle 3 auf den Substraten 11 und
dem Überwachungssubstrat 21 abgelagert
werden. Wenn die Filmbildung der m-ten Schicht beendet ist, wird
dieser Verschluss geschlossen.
-
Darauf
folgend wird unter der Steuerung des Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteils 17 das
spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder
der Substrate 11 in dem spezifizierten Wellenlängenbereich
innerhalb des oben beschriebenen sichtbaren Bereichs durch den optischen
Monitor 4 für
einen sichtbaren Bereich gemessen, und diese Daten werden im Speicher 20 in
Verbindung mit dem tatsächlichen
Zählwert
m gespeichert (Schritt S24). Die durch den optischen Monitor 4 für einen
sichtbaren Bereich durchgeführten
Messungen werden dann durchgeführt,
wenn das Überwachungssubstrat 21 oder
das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 4a und
der Lichtempfangsvorrichtung 4b in einem Zustand positioniert
ist, in welchem sich der Drehtisch 2 dreht, oder bei einem
angehaltenen Drehtisch in einem Zustand, in welchem das Überwachungssubstrat 21 oder
das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 4a und
der Lichtempfangsvorrichtung 4b positioniert ist.
-
Als
nächstes
wird unter der Steuerung des Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteils 17 das
spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder
des Substrats 11 in dem spezifizierten Wellenlängenbereich
innerhalb des oben beschriebenen Infrarotbereichs durch den Infrarotmonitor 5 für eine Messung
einer Filmdicke gemessen, und diese Daten werden im Speicher 20 in
Verbindung mit dem tatsächlichen
Zählwert
m gespeichert (Schritt S25). Die durch den Infrarotmonitor 5 für eine Messung
einer Filmdicke durchgeführten
Messungen werden dann durchgeführt,
wenn das Überwachungssubstrat 21 oder das
Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 5a und
Lichtempfangsvorrichtung 5b in einem Zustand positioniert ist,
in welchem sich der Drehtisch 2 dreht, oder bei dem angehaltenen
Drehtisch 2 in einem Zustand, in welchem das Überwachungssubstrat 21 oder
das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 5a und
der Lichtempfangsvorrichtung 5b positioniert ist.
-
Als
nächstes
beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 auf
der Basis der im Schritt S21 eingestellten Einstellinformation,
ob die optischen Messungen für
einen tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
des Schritts S27 zu dem Zeitpunkt durchzuführen sind oder nicht, zu welchem
eine Filmbildung bis zu der tatsächlichen
m-ten Schicht durchgeführt
worden ist (d. h. in einem Zustand, in welchem die m-te Schicht
als die oberste Schicht ausgebildet worden ist) (Schritt S26). Wenn
beurteilt wird, dass die optischen Messungen für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
nicht durchzuführen
sind, geht die Verarbeitung direkt weiter zu einem Schritt S28;
wenn beurteilt wird, dass die optischen Messungen für einen
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich
durchzuführen
sind, geht die Verarbeitung nach einem Durchlaufen des Schritts
S27 weiter zu einem Schritt S28.
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Im
Schritt S27 wird das spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder
des Substrats 11 in dem oben beschriebenen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
durch den Infrarotmonitor 6 für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
gemessen, und diese Daten werden im Speicher 20 gespeichert.
Die durch den Infrarotmonitor 6 für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
durchgeführten
Messungen werden dann durchgeführt,
wenn das Substrat 11 zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 6a und
der Lichtempfangsvorrichtung 6b in einem Zustand positioniert
ist, in welchem sich der Drehtisch 2 dreht, oder bei dem angehaltenen
Drehtisch 2 in einem Zustand, in welchem das Substrat 11 zwischen
der lichtemittierenden Vorrichtung 6a und der Lichtempfangsvorrichtung 6b positioniert
ist.
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Im
Schritt S28 beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17,
ob der im Schritt S21 eingestellte Filmdicken-Bestimmungsmode der
Mode ist, der einen Wellenlängenbereich
verwendet, oder der Mode, der beide Wellenlängenbereiche verwendet. Wenn
dieser Mode der Mode ist, der einen Wellenlängenbereich verwendet, geht
die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S29; wenn der Mode der
Mode ist, der beide Wellenlängenbereiche
verwendet, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S32.
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Im
Schritt S29 beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17,
ob die gesamte Filmdicke der Schichten von der ersten bis zur m-ten
Schicht kleiner als 10 μm
ist oder nicht. Jedoch deshalb, weil die Filmdicke der m-ten Schicht
zu diesem Zeitpunkt noch nicht bestimmt worden ist, wird die Beurteilung
des Schritts S29 mit der Summe der jeweiligen Filmdicken der Schichten
von der ersten bis zur (m – 1)-ten
Schicht, die in einem Schritt S30 oder einem Schritt S31 bereits
bestimmt worden sind, und dem eingestellten Filmdickenwert für die m-te
Schicht als die gesamte Filmdicke der Schichten von der ersten bis
zur m-ten Schicht genommen durchgeführt.
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Der
im Schritt S29 verwendete Beurteilungs-Referenzwert ist nicht auf
10 μm beschränkt; es
ist wünschenswert,
diesen Wert als einen spezifizierten Wert im Bereich von 1 μm bis 10 μm einzustellen,
und es ist noch mehr erwünscht,
diesen Wert als einen spezifizierten Wert im Bereich von 6 μm bis 10 μm einzustellen. Die
Gründe
für diese
Werte sind bereits beschrieben worden. Anstelle eines Beurteilens
der gesamten Filmdicke im Schritt S29 wäre es auch möglich, die
Anzahl von Schichten zu beurteilen, die bis zu der tatsächlichen Zeit ausgebildet
worden sind (d. h. den Zählwert).
In Fällen,
in welchen eine Beurteilung auf der Basis der Anzahl von Schichten
durchgeführt
wird, kann die ungefähre
gesamte Filmdicke aus der Anzahl von Schichten berechnet werden,
da die Filmdicke pro Schicht keine große Variation zeigt.
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Demgemäß ist auch
eine Prozedur, in welcher die Anzahl von Schichten, die eine spezifizierte
gesamte Filmdicke erzeugt, berechnet wird und der Beurteilungs-Referenzwert
im Schritt S29 auf der Basis dieser Anzahl von Schichten eingestellt
wird, im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten. Wenn
die gesamte Filmdicke kleiner als 10 μm ist, geht die Verarbeitung
weiter zu einem Schritt S30, und wenn die gesamte Filmdicke 10 μm oder größer ist,
geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S31.
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Im
Schritt S30 bestimmt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 die
Filmdicke der m-ten Schicht unter Verwendung von nur dem spektroskopischen
Transmissionsvermögen
im sichtbaren Bereich, das im Schritt S24 gemessen ist, ohne ein
Verwenden des spektroskopischen Transmissionsvermögens im
Infrarotbereich, das im Schritt S25 gemessen ist, durch Anpassen
des entsprechenden spektroskopischen Transmissionsvermögens, das
mit der Dicke der m-ten Schicht als verschiedene Werte angenommen
berechnet ist, an dieses gemessene spektroskopische Transmissionsvermögen im sichtbaren
Bereich.
-
Hier
ist das entsprechende spektroskopische Transmissionsvermögen das
spektroskopische Transmissionsvermögen eines Mehrschichten-Filmmodells
(Dünnfilmmodells),
das Schichten von der ersten bis zur m-ten Schicht aufweist. Bei
der Berechnung des spektroskopischen Transmissionsvermögens dieses
Mehrschichten-Filmmodells werden die Filmdicken, die bereits im
Schritt S30 oder im Schritt S31 bestimmt worden sind, als die jeweiligen Filmdicken
der Schichten von der ersten bis zur (m – 1)-ten Schichten verwendet.
Wenn der Schritt S30 beendet ist, geht die Verarbeitung weiter zu
einem Schritt S34.
-
Hier
ist ein Beispiel des spektroskopischen Transmissionsvermögens in
dem Infrarotbereich, das im Schritt S25 gemessen ist, als das gemessene
Transmissionsvermögen
in 9 gezeigt. Weiterhin ist das spektroskopische
Transmissionsvermögen,
das mit der Filmdicke der obersten Schicht derart angenommen, dass
sie eine bestimmte Dicke ist (entsprechend dem gemessenen Transmissionsvermögen), als
das berechnete Transmissionsvermögen
in 9 gezeigt. Bei dem in 9 gezeigten
Beispiel gibt es deshalb, weil die angenommenen Filmdicken eine
merkliche Abweichung von den tatsächlichen Filmdicken zeigen,
eine merkliche Abweichung zwischen dem gemessenen spektroskopischen
Transmissionsvermögen
und dem berechneten spektroskopischen Transmissionsvermögen.
-
Bei
der Anpassung des berechneten spektroskopischen Transmissionsvermögens an
das gemessene spektroskopische Transmissionsvermögen wird ein Bewertungswert,
der die Abweichung zwischen den jeweiligen Werten (oder gegensätzlich dazu
das Ausmaß einer
Anpassung) bewertet, berechnet. Dieser Bewertungswert bzw. Auswertewert
wird für
jede Filmdicke berechnet, wobei die Filmdicke der m-ten Schicht
als verschiedene Werte angenommen ist. Weiterhin wird die Filmdicke,
die angenommen wird, wenn der Bewertungswert (unter den Bewertungswerten),
der die kleinste Abweichung (den minimalen Wert im Fall des Verdienstwerts
MF, der später
beschrieben wird) zeigt, berechnet wird, derart bestimmt, dass sie
die Filmdicke der m-ten Schicht ist. Dies ist der konkrete Inhalt
der Anpassungsverarbeitung.
-
Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird ein Verdienstwert MF basierend auf einer Verdienstfunktion
als der Bewertungswert verwendet, der bei der Anpassung des Schritts
S30 verwendet wird. Natürlich muss
nicht gesagt werden, dass die Bewertungswerte, die verwendet werden
können,
nicht auf einen solchen Verdienstwert MF beschränkt sind. Die Definition dieses
Verdienstwertes MF ist in der folgenden Gleichung (1) gezeigt.
-
-
In
der Gleichung (1) ist N die Gesamtanzahl von Zielen (die Gesamtanzahl
von Transmissionsvermögenswerten
bei jeweiligen Wellenlängen
in den gemessenen Transmissionsvermögenseigenschaften). i ist eine
Nummer bzw. Zahl bzw. Anzahl entsprechend der Wellenlänge in einer
Eins-zu-Eins-Entsprechung
und ist eine Nummer, die an Größen in Bezug
auf eine bestimmte Wellenlänge
angebracht ist. Diese Nummer kann irgendeinen Wert von Eins bis
N haben. QZiel ist der Transmissionsvermögenswert
in den gemessenen Transmissionsvermögenseigenschaften. QBerechnung ist der Transmissionsvermögenswert
in den berechneten Transmisionsvermögenseigenschaften. T ist die
Toleranz (der Reziprokwert dieses Werts wird allgemein der Gewichtungsfaktor
genannt).
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Wenn
die Gleichung (1) im Schritt S30 angewendet wird, sind Q Ziel / 1 bis Q Ziel / N in
der Gleichung (1) die Transmissionsvermögenswerte bei dem spektroskopischen
Transmissionsvermögen
im sichtbaren Bereich, das im Schritt S24 gemessen ist. Weiterhin
sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
in Fällen,
in welchen der Verdienstwert MF im Schritt S30 verwendet wird, die
Toleranzwerte Ti (i ist 1 bis N) alle auf Eins eingestellt, und
keine der Daten der jeweiligen Transmissionsvermögenswerte sind gewichtet, so
dass diese Gruppe von Daten alle gleich behandelt werden.
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Nimmt
man wiederum Bezug auf 7, bestimmt im Schritt S31 der
Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 die Filmdicke
der m-ten Schicht unter Verwendung von nur dem spektroskopischen
Transmissionsvermögen
im Infrarotbereich, das im Schritt S25 gemessen ist, ohne das spektroskopische
Transmissionsvermögen
im sichtbaren Bereich zu verwenden, das im Schritt S24 gemessen
ist, durch Anpassen des entsprechenden spektroskopischen Transmissionsvermögens, das
mit der Dicke der m-ten Schicht als verschiedene Werte angenommen
berechnet ist, an dieses spektroskopische Transmissionsvermögen im Infrarotbereich.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Verarbeitung des Schritts S31 dieselbe Verarbeitung wie die
Verarbeitung des Schritt S30, außer der Tatsache, dass das
spektroskopische Transmissionsvermögen im Infrarotbereich, das
im Schritt S25 gemessen ist, anstelle des spektroskopischen Transmissionsvermögens im sichtbaren
Bereich verwendet wird, das im Schritt S24 gemessen ist. Wenn die
Gleichung (1) im Schritt S31 angewendet wird, sind Q Ziel / 1 bis Q Ziel / N die
Transmissionsvermögenswerte
in dem spektroskopischen Transmissionsvermögen im Infrarotbereich, das
im Schritt S25 gemessen ist. Wenn der Schritt S31 beendet ist, geht
die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S34.
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In
Fällen,
in welchen der Filmdicken-Bestimmungsmode, der im Schritt S21 eingestellt
ist, der Mode ist, der beide Wellenlängenbereiche verwendet, bestimmt
der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 im Schritt
S32 die Toleranz Ti entsprechend der tatsächlichen Schichtennummer m
(diese Schichtennummer m zeigt die Nummer von tatsächlich ausgebildeten
Schichten an) aus den im Schritt S21 eingestellten Toleranzen.
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Darauf
folgend bestimmt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 im
Schritt S33 die Filmdicke der m-ten Schicht unter Verwendung des
gesamten spektroskopischen Transmissionsvermögens, das sowohl das spektroskopische
Transmissionsvermögen
im sichtbaren Bereich, das im Schritt S24 gemessen ist, als auch
das spektroskopische Transmissionsvermögen im Infrarotbereich, das
im Schritt S25 gemessen ist, kombiniert, durch Anpassen des entsprechenden
spektroskopischen Transmissionsvermögens, das mit der Dicke der
m-ten Schicht als verschiedene Werte angenommen berechnet ist, an
das gemessene gesamte spektroskopische Transmissionsvermögen. Wenn
der Schritt S33 beendet ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt
S34.
-
Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird der Verdienstwert MF als der Bewertungswert auch beim Anpassen
des Schritts S33 verwendet. Wenn die Gleichung (1) im Schritt S33
angewendet wird, sind Q Ziel / 1 bis Q Ziel / N in der Gleichung
(1) die Transmissionsvermögenswerte
in dem spektroskopischen Transmissionsvermögen im sichtbaren Bereich,
das im Schritt S24 gemessen ist, und die Transmissionsvermögenswerte
in dem spektroskopischen Transmissionsvermögen im Infrarotbereich, das
im Schritt S25 gemessen ist.
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In
den Schritten S30 und S31 wurden die Toleranzwerte Ti (i ist 1 bis
N) alle auf Eins eingestellt, so dass keine der Daten der jeweiligen
Transmissionsvermögenswerte
gewichtet wurden. Im Schritt S33 werden andererseits die im Schritt
S32 bestimmten Toleranzwerte Ti verwendet, und die Daten der jeweiligen
Transmissionsvermögenswerte
werden durch geeignetes Einstellen der Toleranz Ti für jede der
Schichtennummern m im Schritt S24 gewichtet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird in Fällen,
in welchen die Anzahl von Schichten m, die tatsächlich ausgebildet sind, gleich
oder kleiner einer spezifizierten Anzahl von Schichten ist, die
Toleranz Ti für
jede der Anzahl von Schichten m im Schritt S21 eingestellt, so dass
ein Anpassen im Schritt S33 mit einer größeren Betonung bezüglich des
spektroskopischen Transmissionsvermögens im sichtbaren Bereich,
das im Schritt S24 gemessen wird, als bezüglich des spektroskopischen
Transmissionsvermögens
im Infrarotbereich, das im Schritt S25 gemessen wird, durchgeführt wird,
und in Fällen,
in welchen die Anzahl von Schichten m, die tatsächlich ausgebildet sind, größer als
diese spezifizierte Anzahl von Schichten ist, wird die Toleranz
Ti für
jede der Anzahl von Schichten m im Schritt S21 so eingestellt, dass
eine Anpassung im Schritt S33 mit einer größeren Betonung auf dem spektroskopischen
Transmissionsvermögen
im Infrarotbereich, das im Schritt S25 gemessen wird, als auf dem
spektroskopischen Transmissionsvermögen im sichtbaren Bereich, das
im Schritt S24 gemessen wird, durchgeführt. Hier bezieht sich der
Ausdruck ”Betonung” auf eine
Gewichtung der Daten des oben beschriebenen Bewertungswerts. In
Fällen,
in welchen der Bewertungswert der Verdienstwert MF ist, bezieht
sich dieser auf eine relative Reduktion der Toleranz.
-
Hier
wird ein konkretes Beispiel des Einstellens der Toleranz Ti für jede der
Anzahl von Schichten m im Schritt S21 in Kombination mit einer Beschreibung
der Signifikanz der Toleranzeinstellung beschrieben.
-
Bei
dem nachfolgend beschriebenen konkreten Beispiel ist der Wellenlängenbereich
der gesamten Transmissionsvermögenseigenschaften,
die durch den optischen Monitor für einen sichtbaren Bereich
und den Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke erhalten
werden, 400 nm bis 1750 nm. Die Toleranz in der Verdienstfunktion
(Gleichung (1)), die dann verwendet wird, wenn die Filmdicke durch
Anpassen an die Transmissionsvermögenseigenschaften, die so erhalten
werden, bestimmt wird, wird positiv gesteuert. Da die Toleranz für die Werte
der Transmissionsvermögenseigenschaften
bei jeder Wellenlänge eingestellt
werden kann, bedeutet eine relative Reduktion der Toleranz, dass
es erwünscht
ist, das Ausmaß an
Anpassung an den gemessenen Wert des Transmissionsvermögens bei
der in Frage stehenden Wellenlänge
zu erhöhen.
Gegensätzlich
dazu bedeutet eine relative Erhöhung
bezüglich
der Toleranz, dass das Ausmaß an
Anpassung an den gemessenen Wert des Transmissionsvermögens bei
der in Frage stehenden Wellenlänge
relativ schlecht sein kann.
-
Beispielsweise
werden in Fällen,
in welchen die gesamte Filmdicke des Mehrschichtenfilms auf dem Überwachungssubstrat 21 oder
dem Substrat 14 nicht sehr groß ist, die Transmissionsvermögenseigenschaften
für einen
sichtbaren Bereich, die durch den optischen Monitor 4 für einen
sichtbaren Bereich erhalten werden, betont; demgemäß wird die
Toleranz im sichtbaren Bereich auf eine Toleranz reduziert, die
kleiner als die Toleranz im Infrarotbereich ist. Wenn die gesamte
Filmdicke des Mehrschichtenfilms auf dem Überwachungssubstrat 21 oder
dem Substrat 14 größer wird,
wird die Toleranz im sichtbaren Bereich erhöht und wird die Toleranz im
Infrarotbereich reduziert. Durch Fortschreiten auf diese Art ist
es möglich,
den Fehler zu unterdrücken,
der hauptsächlich
durch die Auflösung
des optischen Monitors verursacht wird, so dass eine Filmbildung fortgeführt werden
kann, ohne einen Abfall bezüglich
der Genauigkeit der Filmdickenbestimmung zu verursachen.
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Werte,
die sich mit der Wellenlänge
linear änderten,
wurden als die eingestellten Toleranzwerte in einem Fall verwendet,
in welchem ein 41-Schichtenfilm, bei welchem die Dicken von allen
Schichten mehr oder weniger dieselben waren, tatsächlich auf
dem Überwachungssubstrat 21 ausgebildet
wurde (die Schichtenfilmdicke war etwa 15 Mikron). Die Toleranzeinstellungen
für die
erste Schicht, die fünfzehnte
Schicht und die vierzigste Schicht sind jeweils in den 10, 11 und 12 gezeigt.
Weiterhin ist die Toleranzeinstellung für die Schichtennummer bei einer
Wellenlänge
von 550 nm in 13 gezeigt und ist die Toleranzeinstellung für die Schichtennummer
bei einer Wellenlänge
von 1600 nm in 14 gezeigt.
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15 ist
ein Diagramm, bei welchem diese Toleranzeinstellungen umfassend
in drei Dimensionen gezeigt sind. Durch Verändern der Neigung erster Ordnung
er Toleranz gegenüber
einer Wellenlänge,
wenn die Schichten weitergehen, ist es möglich, bei der Bestimmung der
Filmdicke von einer Betonung auf die Transmissionsvermögenseigenschaften
für einen
sichtbaren Bereich zu einer Betonung auf die Transmissionsvermögenseigenschaften
für einen
Infrarotbereich zu ändern,
wenn die gesamte Filmdicke des Mehrschichtenfilms auf dem Überwachungssubstrat 21 größer wird.
Die hier gezeigte lineare Variation der Toleranz ist lediglich ein
Beispiel; bezüglich
der Art dieser Variation muss nicht gesagt werden, dass die Toleranz
in der am besten geeigneten Form gemäß dem Filmaufbau des Mehrschichtenfilms
und den Bedingungen der optischen Monitore, etc. variiert werden
kann.
-
Kehrt
man wieder zu der Beschreibung im Ablaufdiagramm zurück, beurteilt
der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 im Schritt
S34, ob die optischen Messungen für einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
des Schritts S27 zu der Zeit bereits durchgeführt worden sind oder nicht,
zu welcher der Film bis zu der tatsächlichen m-ten Schicht ausgebildet
wurde (d. h. in einem Zustand, in welchem die m-te Schicht als die
oberste Schicht gebildet wurde). In Fällen, in welchen die optischen
Messungen für
einen tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
durchgeführt
worden sind, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S35,
in einem Fall, in welchem die optischen Messungen für einen
tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
nicht durchgeführt
worden sind, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S38.
-
Im
Schritt S35 berechnet der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 den
Bewertungswert der Abweichung zwischen dem spektroskopischen Transmissionsvermögen in dem
tatsächlich
verwendeten Wellenlängenbereich,
das im Schritt S27 gemessen ist, und dem entsprechenden spektroskopischen
Transmissionsvermögen,
das berechnet worden ist. Hier ist das entsprechende spektroskopische
Transmissionsvermögen
das spektroskopische Transmissionsvermögen eines Mehrschichten-Filmmodells
(Dünnfilmmodells)
mit Schichten von den ersten bis zu den tuten Schichten. Bei der
Berechnung des spektroskopischen Transmissionsvermögens dieses
Mehrschichten-Filmmodells werden. die in den Schritten S30, S31
oder S33 bereits bestimmten Filmdicken als die jeweiligen Filmdicken
der Schichten von der ersten bis zu der m-ten Schicht verwendet.
-
Beispielsweise
kann der Verdienstwert MF als der Bewertungswert verwendet werden,
der im Schritt S35 berechnet wird. In Fällen, in welchen der Verdienstwert
MF als dieser Bewertungswert verwendet wird, können deshalb, weil eine Gewichtung
keine besondere Bedeutung hat, die Toleranzwerte Ti (i ist 1 bis
N) alle auf Eins eingestellt werden. Wenn die Gleichung (1) im Schritt
S34 angewendet wird, sind Q Ziel / 1 bis Q Ziel / N in der Gleichung (1) die Transmissionsvermögenswerte
bei dem spektroskopischen Transmissionsvermögen im tatsächlich verwendeten Wellenlängenbereich,
das im Schritt S27 gemessen ist.
-
Darauf
folgend beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17,
ob der im Schritt S35 berechnete Bewertungswert innerhalb des zulässigen Bereichs
ist oder nicht (Schritt S36). Wenn dieser Wert innerhalb des zulässigen Bereichs
ist, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S38. Andererseits
werden dann, wenn dieser Wert nicht innerhalb des zulässigen Bereichs
ist, die spektroskopischen Transmissionsvermögenseigenschaften in dem tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich,
die in jedem Schritt S27 gemessen werden, und die Filmdicken der
jeweiligen Schichten, die in jedem Schritt S30, S31 und S33 bestimmt
werden, die im Speicher 20 gespeichert sind, zusammen mit
den zugehörigen
Zählwerten
m (Information, die anzeigt, welche Schicht als die oberste Schicht
zu dieser Zeit von diesen Daten ausgebildet wurde) auf dem Anzeigeteil 19 angezeigt.
Wenn es nötig
ist, werden diese Daten weiterhin zu einem externen Personalcomputer oder
zu ähnlichem
ausgegeben (Schritt S37), und eine Filmbildung wird gestoppt. Demgemäß wird selbst dann,
wenn die m-te Schicht eine Zwischenschicht ist, die Filmbildung
der Schichten ab der (m + 1)-ten Schicht an nicht durchgeführt.
-
In
Fällen,
in welchen eine Filmbildung so bei einer Zwischenstelle gestoppt
wird, stellt der Anwender auf geeignete Weise (beispielsweise) die
Brechungsindex-Dispersionsdaten
ein, die eine der Bedingungen des Mehrschichten-Filmmodells bilden,
das in den Schritten S30, S31 und S33 berechnet wird, und bildet
den nächsten
optischen dünnen
Film 12 auf dem nächsten
Substrat 11 aus.
-
In
einem Schritt S38 beurteilt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17,
ob m = n gilt oder nicht, d. h. ob eine Filmbildung bis zu der letzten
Schicht Mn beendet worden ist oder nicht. Wenn diese Filmbildung
nicht beendet worden ist, werden die eingestellten Filmdickenwerte
der Schichten ab der (m + 1)-ten Schicht an (Schichten, die noch
nicht ausgebildet worden sind) auf der Basis der jeweiligen Filmdicken
der Schichten bis zu der m-ten Schicht eingestellt und optimiert,
die in den Schritten S30, S31 oder S33 für jede Schicht bestimmt sind,
so dass die optischen Eigenschaften des optischen Elements, das
letztlich erhalten wird, die erwünschten
optischen Eigenschaften sind (Schritt S39). Beispielsweise kann
eine solche Optimierung unter Verwendung von verschiedenen allgemein
bekannten Prozeduren erreicht werden. Die eingestellten Filmdickenwerte
der Schichten ab der (m + 1)-ten Schicht, die im Schritt S39 eingestellt
werden, werden im Schritt S23 bei der Filmbildung der Schichten
ab der (m + 1)-ten Schicht verwendet. Nach der Einstellung des Schritts
S39 wird der Zählwert
m der Anzahl von Schichten um Eins erhöht (Schritt S40), und die Verarbeitung
springt zurück
zum Schritt S23.
-
Andererseits
wird in Fällen,
in welchen im Schritt S38 beurteilt wird, dass eine Filmbildung
bis zu der letzten Schicht Mn beendet worden ist, die Ausbildung
des optischen dünnen
Films 12 auf den in Frage stehenden Substrat 11 nach
einer Verarbeitung, die gleich derjenigen des Schritts S37 ist,
im Schritt S41 durchgeführt
ist, beendet.
-
Ein
optisches Element 10 kann auf diese Weise hergestellt werden.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung werden Vorteile gleich denjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
erhalten; zusätzlich
können
auch die folgenden Vorteile erhalten werden:
Beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden im Fall eines Modes, der einen Wellenlängenbereich verwendet, die
Filmdicken der jeweiligen Schichten auf der Basis des spektroskopischen
Transmissionsvermögens im
sichtbaren Bereich, das durch den optischen Monitor 4 für einen
sichtbaren Bereich gemessen wird, bestimmt, wenn die gesamte Filmdicke
kleiner als 10 μm
ist, und werden auf der Basis des spektroskopischen Transmissionsvermögens im
Infrarotbereich bestimmt, das durch den Infrarotmonitor 5 zur
Messung einer Filmdicke gemessen wird, wenn die gesamte Filmdicke
10 μm oder
größer ist.
Da die Wellenlänge
im Infrarotbereich länger
als die Wellenlängen
im sichtbaren Bereich sind, ist es weniger wahrscheinlich, dass
eine große und
abrupte sich wiederholende Variation in Bezug auf Änderungen
bezüglich
der Wellenlänge
im Infrarotbereich erscheinen, als im sichtbaren Bereich, selbst
wenn die gesamte Filmdicke oder eine Anzahl von Schichten, die ausgebildet
sind, groß ist.
Demgemäß können beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
dann, wenn der Messmode als der Infrarotbereichs-Messmode eingestellt
ist, die Filmdicken der jeweiligen Schichten mit einer größeren Genauigkeit
bestimmt werden, als es in Fällen
möglich
ist, in welchen die Filmdicken der jeweiligen Schichten aus den
spektroskopischen Eigenschaften im sichtbaren Bereich bestimmt werden,
wie bei einer herkömmlichen
Filmbildungsvorrichtung, selbst wenn die gesamte Filmdicke oder
die Anzahl von ausgebildeten Schichten groß ist. Folglich kann ein optischer
dünner
Film 12 mit erwünschten
optischen Eigenschaften, die genau reproduziert werden, erhalten
werden. Somit kann deshalb, weil die Filmdicken der jeweiligen Schichten
genau gemessen werden können,
selbst wenn die gesamte Filmdicke oder die Anzahl von ausgebildeten
Schichten groß ist,
die Notwendigkeit zum Ersetzen des Überwachungssubstrats 21 während einer Filmbildung
vollständig
eliminiert werden, oder kann die Häufigkeit eines solchen Ersetzens
selbst dann reduziert werden, wenn die gesamte Filmdicke des optischen
dünnen
Films 12 groß ist;
folglich kann die Produktivität
stark verbessert werden. In Fällen,
in welchen die Notwendigkeit zum Ersetzen des Überwachungssubstrats 21 vollständig eliminiert
ist, können
auch die spektroskopischen Eigenschaften des Substrats 11,
das das optische Element 10 bildet, mittels des Infrarotmonitors 5 zur Überwachung
einer Filmdicke gemessen werden, wenn das Substrat 11 (beispielsweise)
eine flache Platte ist. In diesem Fall gibt es keine Notwendigkeit
zum Verwenden eines Überwachungssubstrats 21;
demgemäß kann die
Produktivität
sogar noch mehr erhöht
werden.
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Weiterhin
wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
in dem Fall des Modes, der beide Wellenlängenbereiche verwendet, eine
Anpassung mit einer größeren Betonung
auf dem spektroskopischen Transmissionsvermögen im sichtbaren Bereich durchgeführt, das
durch den optischen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
gemessen wird, als auf dem spektroskopischen Transmissionsvermögen, das
durch den Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke
gemessen wird, und zwar in den Fällen,
in welchen die Anzahl von ausgebildeten Schichten gleich oder kleiner
als eine spezifizierte Anzahl von Schichten ist, und wird eine Anpassung
mit einer größeren Betonung
auf dem spektroskopischen Transmissionsvermögen durchgeführt, das durch
den Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke gemessen
wird, als auf dem spektroskopischen Transmissionsvermögen, das
durch den optischen Monitor 4 für einen sichtbaren Bereich
gemessen wird, und zwar in den Fällen,
in welchen die Anzahl von ausgebildeten Schichten größer als
diese spezifizierte Anzahl von Schichten ist.
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Demgemäß werden
Vorteile, die grundsätzlich
dieselben wie diejenigen sind, die im Fall des Modes erhalten werden,
der einen Wellenlängenbereich
verwendet, auch in dem Fall des Modes erhalten, der beide Wellenlängenbereiche
verwendet. In dem Fall des Modes, der beide Wellenlängenbereiche
verwendet, gibt es ungleich den Fall des Modes, der einen Wellenlängenbereich
verwendet, kein vollständiges
Umschalten zwischen der Verwendung des spektroskopischen Transmissionsvermögens im
sichtbaren Bereich und dem Verwenden des spektroskopischen Transmissionsvermögens im
Infrarotbereich; stattdessen können
die Beiträge von
beiden Bereichen durch geeignetes Einstellen der Toleranz frei variiert
werden. Demgemäß können die Filmdicken
mit einer höheren
Genauigkeit in dem Fall des Modes, der beide Wellenlängenbereiche
verwendet, als in dem Fall des Modes, der einen Wellenlängenbereich
verwendet, bestimmt werden.
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Weiterhin
wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Verarbeitung der Schritte S35 und S36 durchgeführt, und
in Fällen,
in welchen der Bewertungswert der Abweichung zwischen dem spektroskopischen Transmissionsvermögen im tatsächlich verwendeten
Wellenlängenbereich
und dem entsprechenden spektroskopischen Transmissionsvermögen, das
berechnet wird, außerhalb
eines zulässigen
Bereichs ist, wird eine Filmbildung nur bis zu einer Zwischenschicht
durchgeführt,
und die Filmbildung der übrigen
Schichten wird gestoppt. Demgemäß kann bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Prüfung
bei der Zwischenstufe in der Filmbildung des Mehrschichtenfilms
durchgeführt
werden, um sicherzustellen, ob die Leistungsfähigkeit des optischen Mehrschichtenfilms,
der letztlich erhalten wird, keine Aussicht zum Erfüllen der
Anforderungen hat. In Fällen,
in welchen es keine Aussicht gibt, kann ein nutzloses bzw. verschwenderisches
Bilden der übrigen Schichten
bis zur letzten Schicht vermieden werden. Demgemäß kann die Produktionseffizienz
durch Verwenden der vorliegenden Erfindung stark verbessert werden.
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Jeweilige
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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Beispielsweise
wäre es
möglich,
das erste Ausführungsbeispiel
so zu modifizieren, dass nur der oben beschriebene Infrarotmessmode
immer durchgeführt
wird. In diesem Fall kann der optische Monitor 4 für einen sichtbaren
Bereich eliminiert werden.
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Weiterhin
wäre es
auch möglich,
das erste Ausführungsbeispiel
so zu modifizieren, dass immer nur der oben beschriebene Messmode
für einen
sichtbaren Bereich durchgeführt
wird. In diesem Fall kann der Infrarotmonitor 5 zur Messung
einer Filmdicke eliminiert werden.
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Darüber hinaus
wäre es
auch möglich,
das zweite Ausführungsbeispiel
so zu modifizieren, dass immer nur der Mode, der einen Wellenlängenbereich
verwendet, oder nur der Mode, der beide Wellenlängenbereiche verwendet, durchgeführt wird.
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Weiterhin
wäre beim
zweiten Ausführungsbeispiel
auch ein derartiger Entwurf bzw. Aufbau möglich, dass Toleranzwerte Ti
für jeweilige
gesamte Filmdicken im Schritt S21 in 7 eingestellt
werden und der Toleranzwert Ti entsprechend der gesamten Filmdicke
im Schritt S32 bestimmt wird.
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Zusätzlich waren
bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die optischen
Monitore 4 bis 6 alles Monitore, die das spektroskopische
Transmissionsvermögen
messen. Jedoch kann wenigstens einer der optischen Monitore 4 bis 6 ein
optischer Monitor sein, der das spektroskopische Reflexionsvermögen misst.
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Weiterhin
waren das erste und das zweite Ausführungsbeispiel Beispiele für eine Sputtervorrichtung. Jedoch
kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Filmbildungsvorrichtungen
angewendet werden, wie beispielsweise auf Vakuumverdampfungsvorrichtungen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Filmbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann zum Bilden
von optischen dünnen
Filmen und von ähnlichem
verwendet werden. Weiterhin kann das Verfahren zum Herstellen eines
optischen Elements der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von
optischen Elementen verwendet werden, die optische dünne Filme
haben.