DE10297560T5

DE10297560T5 - Filmausbildungsvorrichtung und Herstellungsverfahren für ein optisches Element

Info

Publication number: DE10297560T5
Application number: DE10297560T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Akiyama
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: US20070115486A1; US20040227085A1; KR20040074093A; GB2402741B; WO2003052468A1; CA2470959A1; GB0412890D0; GB2402741A; DE10297560B4; JP2003247068A; CN1268945C; CN1606705A; JP4449293B2; AU2002354177A1

Abstract

Filmbildungsvorrichtung zum Bilden eines Films, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, auf der Oberfläche eines Substrats, wobei die Filmbildungsvorrichtung einen ersten optischen Monitor aufweist, 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 einen zweiten Wellenlängenbereich misst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filmbildungsvorrichtung zum Ausbilden eines Films, der aus einer Vielzahl von Schichten auf der Oberfläche eines Substrats besteht, und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, das ein Substrat hat, und einen optischen Dünnfilm, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf der Oberfläche dieses Substrats ausgebildet ist.
Stand der Technik
In optischen Elementen, wie beispielsweise optischen Filtern, Linsen und Reflexionsspiegeln, werden optische Dünnfilme, die aus einer Vielzahl von Schichten aufgebaut sind, oft auf den Oberflächen von solchen optischen Elementen für den Zweck eines Einstellens der spezifischen Durchlässigkeit bzw. des Transmissionsvermögens oder des Reflexionsvermögens bei jeweiligen Wellenlängen auf spezifizierte Charakteristiken bzw. Eigenschaften, eines Einstellens der Phasencharakteristiken bei jeweiligen Wellenlängen auf spezifizierte Charakteristiken oder eines Bereitstellens eines Antireflexionsvermögens ausgebildet. Die Anzahl von Schichten in solchen Filmen kann mehrere Zehnfache von Schichten erreichen, und spezifizierte optische Charakteristiken bzw. Eigenschaften werden durch Steuern der Dicke der jeweiligen Schichten erhalten, die solche optischen dünnen Filme bilden. Eine Filmbildungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Sputtervorrichtung und eine Vakuumverdampfungsvorrichtung, wird zum Bilden solcher optischen dünnen Filme und anderer Filme verwendet.
Bei herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen ist ein optischer Monitor für den sichtbaren Bereich, der die spektroskopischen Eigenschaften in Wellenlängenbereichen innerhalb des sichtbaren Bereichs gemäß den Schichten, die. im Film gebildet sind, angebracht, und es wird ein Versuch zum Erhalten eines Films mit erwünschten Eigenschaften durchgeführt, die genau reproduziert werden, indem die Filmdicke der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften bestimmt werden, die durch den optischen Monitor für den sichtbaren Bereich gemessen werden, und indem veranlasst wird, dass die Filmdicke der jeweiligen Schichten von Stufen, die bis zu Zwischenschichten gebildet sind, in der Filmdicke von Schichten, die darauffolgend ausbildet werden, berücksichtigt werden. Beispielsweise ist eine solche Technik in der japanischen Patentanmeldung Kokai Nr. 2001-174226 beschrieben.
Jedoch ist bei solchen herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen nur ein optischer Monitor für den sichtbaren Bereich als optischer Monitor zum Messen der spektroskopischen Eigenschaften angebracht, die durch die Schichten erzeugt werden, die gebildet sind. Als Ergebnis ist verschiedenen Nachteilen (die nachfolgend beschrieben werden) begegnet worden. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall, bei welchem ein optischer dünner Film gebildet ist, als Beispiel beschrieben werden; jedoch gelten die Tatsachen, die nachfolgend beschrieben sind, auch für Filme, die andere als optische dünne Filme sind.
Beispielsweise werden bei optischen Elementen, die in spezifizierten Wellenlängenbereichen im Infrarotbereich verwendet werden, wie beispielsweise bei optischen Elementen, die für optische Kommunikationen verwendet werden, die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, als Ergebnis der Tatsache größer, dass die Anwendungswellenlänge länger ist. Wenn die jeweiligen Schichten von solchen optischen dünnen Filmen aufeinanderfolgend ausgebildet werden, so dass die gesamte Filmdicke des Films, der ausgebildet wird, größer wird, erscheint eine große und plötzliche bzw. abrupte sich wiederholende Variation bzw. Schwankung in Bezug auf Änderungen bezüglich einer Wellenlänge in den spektroskopischen Eigenschaften (z. B. spektroskopischen Eigenschaften der spezifischen Durchlässigkeit) im sichtbaren Bereich. Der Grund dafür besteht darin, dass das reflektierte Licht an den Grenzen der jeweiligen Schichten im Kurzwellenlängenbereich 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.
Zwischenzeitlich wird die Auflösung des optischen Monitors für den sichtbaren Bereich hauptsächlich. durch die Auflösung des Spektroskops bestimmt und hat die folgende Empfindlichkeitsverteilung: insbesondere ist das Licht, das als das Ausmaß von empfangenem Licht bei einer gegebenen Wellenlänge erfasst wird, nicht nur das Licht dieser Wellenlänge, sondern auch Licht bei Wellenlängen in einem Band, das bei dieser Wellenlänge zentriert ist. Folglich haben selbst in Fällen, in welchen Licht, das Wellenlängencharakteristiken mit einem idealen δ-Funktionstyp hat, auf dem Lichtempfänger einfällt, die beobachteten spektroskopischen Charakteristiken keinen δ-Funktionstyp haben, sondern sind abgeschwächt.
Demgemäß sollten dann, wenn die gesamte Filmdicke des Films, der gebildet ist, größer wird, spektroskopische Charakteristiken bzw. Eigenschaften im sichtbaren Bereich, bei welchen eine große und abrupte sich wiederholende Schwankung in Bezug auf Änderungen bezüglich der Wellenlänge erscheint, "wie sie sind" gemessen werden; jedoch sind die spektroskopischen Charakteristiken, die unter Verwendung eines optischen Monitors für den sichtbaren Bereich tatsächlich erhalten werden, abgeschwächte Charakteristiken, die keine große Schwankung in Bezug auf Änderungen bezüglich der Wellenlänge zeigen. Somit fällt dann, wenn die gesamte Filmdicke, die ausgebildet wird, größer wird, die Messgenauigkeit des optischen Monitors für den sichtbaren Bereich ab. Demgemäß wird es bei den herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen, die oben beschrieben sind, wenn die gesamte Filmdicke, die gebildet wird, größer wird, unmöglich, die Filmdicken mit guter Genauigkeit zu bestimmen, und daher wird es schwierig, optische dünne Filme mit erwünschten optischen Eigenschaften zu erhalten, die genau reproduziert werden.
Demgemäß werden bei den oben beschriebenen herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen die jeweiligen Schichten tatsächlich auch auf dieselbe Weise auf einem Überwachungssubstrat (z. B. einem Glassubstrat) gebildet, das als Dummy-Substrat für die Messung der Filmdicke verwendet wird, zusätzlich dazu, dass sie auf dem Substrat des optischen Elements ausgebildet werden, das gerade hergestellt wird. Die spektroskopischen Eigenschaften des Überwachungssubstrats werden unter Verwendung eines optischen Monitors für den sichtbaren Bereich gemessen, und wenn die gesamte Filmdicke der Schichten oder einer Anzahl von Schichten, die auf dem Überwachungssubstrat gebildet sind, während einer Filmbildung einen spezifizierten Wert übersteigt, wird das Überwachungssubstrat durch ein frisches Überwachungssubstrat ersetzt. In diesem Fall werden selbst dann, wenn die gesamte Filmdicke und eine Anzahl von Schichten des optischen dünnen Films, der auf dem ursprünglichen Substrat gebildet ist, groß sind, die Schichtendicke und die Anzahl von Schichten auf jedem Überwachungssubstrat auf spezifizierte Werte beschränkt; demgemäß können die Filmdicken der jeweiligen Schichten mit guter Genauigkeit gemessen werden. In diesem Fall fällt jedoch deshalb, weil Zeit für den Austausch des Überwachungssubstrats erforderlich ist, die Produktivität ab.
Weiterhin ist bei den oben beschriebenen herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen nur ein optischer Monitor für den sichtbaren Bereich angebracht; demgemäß können in Fällen, in welchen ein optisches Element, das in einem spezifizierten Wellenlängenbereich verwendet wird, im Infrarotbereich hergestellt wird, wie bei optischen Elementen, die für optische Kommunikationen oder ähnliches verwendet werden, die optischen Eigenschaften in diesem spezifizierten Wellenlängenbereich (dem Wellenlängenbereich, in welchem das optische Element tatsächlich bzw. aktuell verwendet wird) nicht sichergestellt werden. Folglich können bei den oben beschriebenen herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen in Fällen, in welchem ein Versuch durchgeführt wird, um optische dünne Filme mit erwünschten optischen Eigenschaften mit besserer Genauigkeit in einem darauffolgenden Stapel zu erhalten, indem die eingestellten Filmdickenwerte bzw. Einstell-Filmdickenwerte und Filmbildungsbedingungen der jeweiligen Schichten, die in diesem aufeinander folgenden Stapel verwendet werden (d. h. die bei der Filmbildung von aufeinander folgenden optischen dünnen Filmen auf darauf folgenden Substraten verwendet werden) auf der Basis von Information bestimmt werden, die für den aktuellen Stapel erhalten wird (d. h. während der Bildung der aktuellen optischen dünne Filme auf den aktuellen Substraten), nur die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die für den aktuellen Stapel erhalten werden, als die Information verwendet werden; die optischen Eigenschaften des optischen Elements im aktuell angewendeten Wellenlängenbereich können nicht verwendet werden. Demgemäß ist es bei den oben beschriebenen herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen von diesem Standpunkt aus auch schwierig, optische dünne Filme mit erwünschten optischen Eigenschaften zu erhalten, die genau reproduziert sind.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Tatsachen erdacht; die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer Filmbildungsvorrichtung und eines Herstellungsverfahrens für ein optisches Element, welche es möglich machen, wenigstens eines der verschiedenen Probleme zu lösen, die bei den oben beschriebenen herkömmlichen Filmbildungsvorrichtungen entstehen.
Die erste Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist eine Filmbildungsvorrichtung zum Bilden eines Films, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, auf der Oberfläche eines Substrats, wobei diese Filmbildungsvorrichtung einen ersten optischen Monitor aufweist, 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.
Die zweite Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist die erste Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenbereich innerhalb des Infrarotbereichs ist.
Die dritte Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist die erste Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängenbereiche innerhalb des Infrarotbereichs sind, und der zweite Wellenlängenbereich ein Teil-Wellenlängenbereich innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs ist.
Die vierte Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist die zweite oder die dritte Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich einen spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird.
Die fünfte Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist irgendeine von der ersten bis zur vierten Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicken der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften aufweist, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, oder der spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, oder von beiden.
Die sechste Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist irgendeine von der ersten bis zur vierten Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicken der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften aufweist, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, und eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, 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 alle der Schichten, die den Film bilden, gebildet worden sind.
Die siebte Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist die sechste Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten aufweist, 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 unter den Schichten, die den Film bilden, gebildet worden sind.
Die achte Erfindung, die zum Erreichen dieser Aufgabe verwendet wird, ist die zweite Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke der Schicht, die nach der Bildung von jeder Schicht als die oberste Schicht gebildet ist, auf der Basis nur von den spektroskopischen Eigenschaften aufweist, die durch den ersten optischen Monitor gemessen sind, oder von den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen sind, und diese Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke die Filmdicke der Schicht, die als die oberste Schicht gebildet ist, auf der Basis nur von den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den ersten optischen Monitor gemessen sind, in Fällen bestimmt, 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.
Bei dieser achten Erfindung ist es dann, wenn eine Unterscheidung zwischen Fällen gemäß der gesamten Dicke (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 (bevorzugter ein spezifizierter Wert im Bereich von 6 μm bis 10 μm) eingestellt wird. Dies erfolgt aus Gründen, die nachfolgend beschrieben werden.
Es wurde entdeckt, 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 gedacht, 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. 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.
Jedoch muss bei optischen Elementen, die tatsächlich verwendet werden, die Differenz bzw. der Unterschied zwischen Entwurfswerten 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, durch ein Experiment angezeigt 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.
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.
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 wünschenswerter, diese spezifizierte Dicke als einen spezifizierten Wert in dem Bereich von 6 μm bis 10 μm einzustellen.
Die neunte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist die zweite Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass (a) sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke der als die oberste Schicht gebildeten Schicht nach der Bildung von jeder Schicht auf der Basis der gesamten spektroskopischen Eigenschaften aufweist, 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.
Bei dieser neunten Erfindung ist es dann, wenn eine Unterscheidung zwischen Fällen gemäß der Gesamtdicke (der gesamten Dicke) 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.
Die zehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist die achte oder die neunte Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird.
Die elfte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist irgendeine von der fünften bis zur zehnten Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einstelleinrichtung 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, aufweist.
Die zwölfte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist die erste Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird, und sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke der jeweiligen Schichten aufweist, 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.
Die dreizehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist ein 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, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, 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 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.
Die vierzehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist ein 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, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, 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, 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 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.
Die fünfzehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist ein 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, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, 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, 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 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.
Die sechzehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist eine von der dreizehnten bis zu fünfzehnten Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Schritt aufweist, 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.
Die siebzehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist eine von der dreizehnten bis zu sechzehnten Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs ist.
Die achtzehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist eine von der dreizehnten bis zur sechzehnten Erfindung, die dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Wellenlängenbereiche Wellenlängenbereiche innerhalb des Infrarotbereichs sind und der zweite Wellenlängenbereich ein Teil-Wellenlängenbereich innerhalb des Wellenlängenbereichs ist.
Die neunzehnte Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist die siebzehnte oder achtzehnte Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Die zwanzigste Erfindung, die zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe verwendet wird, ist ein 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, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, in welchem der optische dünne Film auf dem Substrat unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtung gebildet wird, die irgendeine von der ersten bis zur zwölften Erfindung bildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das in Modellform den Drehtisch von Filmbildungsvorrichtungen zeigt, die jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden, wenn sie von unten gesehen werden.
2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 1, welche Ansicht in Modellform die wesentlichen Teile von Filmbildungsvorrichtungen zeigt, die jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden.
3 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' in 1, welche Ansicht in Modellform die wesentlichen Teile von Filmbildungsvorrichtungen zeigt, die jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden.
4 ist eine schematische Schnittansicht, die in Modellform ein Beispiel eines optischen Elements zeigt, das unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtungen hergestellt ist, die jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die wesentlichen Teile des Steuersystems der Filmbildungsvorrichtungen zeigt, die jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden.
6 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs einer Filmbildungsvorrichtung zeigt, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet.
7 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Filmbildungsvorrichtung zeigt, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet.
8 ist ein weiteres schematisches Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Filmbildungsvorrichtung zeigt, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des gemessenen spektroskopischen Transmissionsvermögens und des berechneten spektroskopischen Transmissionsvermögens zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung der ersten Schicht zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung der fünfzehnten Schicht zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung der vierzehnten Schicht zeigt..
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung für eine Wellenlänge von 550 nm zeigt.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung für eine Wellenlänge von 1600 nm zeigt.
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Toleranzeinstellung in einer dreidimensionalen Darstellung zeigt.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Filmbildungsvorrichtung und des Herstellungsverfahrens für ein optisches Element der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
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. 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. 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.
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 aktuell 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).
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.
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.
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.
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.
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 beider 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.
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.
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.
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.
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.
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 aktuell 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.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann deshalb, weil der Mess-Wellenlängenbereich des optischen Monitors 5 den aktuell verwendeten Wellenlängenbereich der optischen Elemente 10 enthält, welches der Mess-Wellenlängenbereich des optischen Monitors 6 ist, der aktuell verwendete Wellenlängenbereich der optischen Elemente 10 auch durch den optischen Monitor 5 gemessen werden. Demgemäß wäre es möglich, den optischer 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 aktuell 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. aktuell 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.
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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich" genannt werden.
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.
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.
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.
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.
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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereichs durchzuführen ist, und zwar in einem Schritt S6 (der später beschrieben wird), etc.
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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereichs im Schritt S6 für keine Schicht durchgeführt wird; jedoch ist es mindestens wünschenswert, die oberste Schicht Mn auszuwählen.
Als nächstes stellt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 einen Zählwert m, der die Nummer der aktuellen Schicht anzeigt, wenn sie von der Seite des Substrats 11 ausgezählt wird, auf Eins ein (Schritt S2).
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.
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).
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 aktuellen 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.
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 aktuellen 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.
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.
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 aktuellen 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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich durchzuführen sind, die Verarbeitung zu dem Schritt S7 weitergeht, nachdem der Schritt S6 durchlaufen ist.
Im Schritt S6 wird das spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder des Substrats 11 in dem oben beschriebenen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich durch den Infrarotmonitor 6 für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich gemessen, und diese Daten werden im Speicher 20 gespeichert. Messungen durch den Infrarotmonitor 6 für einen aktuell 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.
Im Schritt S7 bestimmt der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 die Filmdicke der aktuellen 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.
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). 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.
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 aktuell 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.
Auf diese Weise können optische Elemente 10 hergestellt werden.
Weiterhin bestimmt der Anwender auf der Basis der Filmdicken der jeweiligen Schichten und der Eigenschaften eines spektroskopischen Transmissionsvermögens im aktuell 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.
Somit kann beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Rückkopplung, bei welcher Information, die dann erhalten wird, wenn der optische dünne Film 12 auf dem aktuellen 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.
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 aktuellen 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.
Die nachfolgend beschriebenen verschiedenen Vorteile können bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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 aktuell 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 aktuell 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 aktuell 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 aktuell 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.
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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich getrennt von dem Infrarotmonitor 5 zur Messung einer Filmdicke installiert ist, die Eigenschaften im aktuell 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.
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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs nicht gemessen werden, so dass die Rückkopplung von Information im aktuell verwendeten Wellenlängenbereich, wie er oben beschrieben ist, vollständig unmöglich ist.
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.
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 Messmode 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 aktuell 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 aktuell 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 aktuellen 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 aktuellen 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 aktuelllen 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 Lichtimpfangsvorrichtung 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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich des Schritts S27 zu dem Zeitpunkt durchzuführen sind oder nicht, zu welchem eine Filmbildung bis zu der aktuellen 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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich nicht durchzuführen sind, geht die Verarbeitung direkt weiter zu einem Schritt S28; wenn beurteilt wird, dass die optischen Messungen für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich durchzuführen sind, geht die Verarbeitung nach einem Durchlaufen des Schritts S27 weiter zu einem Schritt S28.
Im Schritt S27 wird das spektroskopische Transmissionsvermögen des Überwachungssubstrats 21 oder des Substrats 11 in dem oben beschriebenen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich durch den Infrarotmonitor 6 für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich gemessen, und diese Daten werden im Speicher 20 gespeichert. Die durch den Infrarotmonitor 6 für einen aktuell 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.
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.
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.
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 um 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 aktuellen 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.
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 530, und wenn die gesamte Filmdicke 10 μm oder größer ist, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt 531.
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 aktuellen 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. Q^Ziel ist der Transmissionsvermögenswert in den gemessenen Transmissionsvermögenseigenschaften. Q^Berechnung ist der Transmissionsvermögenswert in den berechneten Transmisionsvermögenseigenschaften. T ist die Toleranz (der Reziprokwert dieses Werts wird allgemein der Gewichtungsfaktor genannt).
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.
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.
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 aktuellen Schichtennummer m (diese Schichtennummer m zeigt die Nummer von aktuell ausgebildeten Schichten an) aus den im Schritt S21 eingestellten Toleranzen.
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.
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 aktuell 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 aktuell 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.
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.
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 534, ob die optischen Messungen für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich des Schritts S27 zu der Zeit bereits durchgeführt worden sind oder nicht, zu welcher der Film bis zu der aktuellen 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 aktuell verwendeten Wellenlängenbereich durchgeführt worden sind, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt 535, in einem Fall, in welchem die optischen Messungen für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich nicht durchgeführt worden sind, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt 538.
Im Schritt S35 berechnet der Steuer- und Berechnungsverarbeitungsteil 17 den Bewertungswert der Abweichung zwischen dem spektroskopischen Transmissionsvermögen in dem aktuell 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 m-ten 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 aktuell 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 aktuell 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.
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.
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.
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 aktuell 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.
Jeweilige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Industrielle Anwendbarkeit
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.
Zusammenfassung
Das optische Element, das in einem aktuell verwendeten Wellenlängenbereich im Infrarotbereich verwendet wird, hat ein Substrat (11) und einen optischen dünnen Film, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf dem Substrat (11) ausgebildet sind. Die Filmbildungsvorrichtung weist einen optischen Monitor (4) auf, der die spektroskopischen Eigenschaften in einem spezifizierten Wellenlängenbereich im sichtbaren Bereich misst, einen optischen Monitor (5), der die spektroskopischen Eigenschaften in einem spezifizierten Bereich im Infrarotbereich misst, und einen optischen Monitor für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich, welcher Monitor die spektroskopischen Eigenschaften im aktuell verwendeten Wellenlängenbereich misst. Die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die ausgebildet sind, werden bestimmt auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften, die durch entweder den Monitor (4) oder den Monitor (5) gemessen werden, und die eingestellten Filmdickenwerte von Schichten, die noch nicht ausgebildet worden sind, werden auf der Basis dieser Filmdicken eingestellt. Die spektroskopischen Eigenschaften des optischen dünnen Films während einer Filmbildung und nach der Beendigung einer Filmbildung, die durch den optischen Monitor für einen aktuell verwendeten Wellenlängenbereich gemessen werden, werden berücksichtigt, wenn der nächste optische dünne Film auf dem nächsten Substrat (11) ausgebildet wird.
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Claims

Filmbildungsvorrichtung zum Bilden eines Films, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, auf der Oberfläche eines Substrats, wobei die Filmbildungsvorrichtung einen ersten optischen Monitor aufweist, 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 einen zweiten Wellenlängenbereich misst.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs ist.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich einen spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängenbereiche innerhalb des Infrarotbereichs sind und der zweite Wellenlängenbereich ein Teil-Wellenlängenbereich innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs ist.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 4, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich einen spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird.
Filmsausbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicken der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, 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 aufweist.
Filmsausbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicken der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, und eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, die die spektroskopischen Eigenschaften von wenigstens einem Teil des Wellenlängenbereichs unter den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, in einem Zustand, in welchem alle Schichten, die den Film bilden, gebildet worden sind, aufweist.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten aufweist, die die spektroskopischen Eigenschaften von wenigstens einem Teil des Wellenlängenbereichs unter den spektroskopischen Eigenschaften anzeigen, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, in einem Zustand, in welchem nur einige der Schichten unter den Schichten, die den Film bilden, gebildet worden sind.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke der Schicht aufweist, die als die oberste Schicht ausgebildet ist, nach der Ausbildung von jeder Schicht auf der Basis von nur den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, oder den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, und diese Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke die Filmdicke der Schicht, die als die oberste Schicht ausgebildet ist, auf der Basis von nur den spektroskopischen Eigenschaften bestimmt, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, in Fällen, in welchen die gesamte Dicke der ausgebildeten Schichten oder die Anzahl von ausgebildeten Schichten gleich oder kleiner einer spezifizierten Dicke oder einer spezifizierten Anzahl von Schichten ist, und die Filmdicke der als die oberste Schicht ausgebildeten Schicht auf der Basis von nur den spektroskopischen Eigenschaften bestimmt, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, in Fällen, in welchen die gesamte Dicke der ausgebildeten Schichten oder einer Anzahl von ausgebildeten Schichten eine spezifizierte Dicke oder eine spezifizierte Anzahl von Schichten übersteigt.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 9, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke der Schicht, die als die oberste Schicht gebildet ist, 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, aufweist, wobei 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 diese Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke das oben beschriebene Anpassen in Fällen, in welchen die Gesamtdicke der Schichten, die gebildet sind, oder die Anzahl von Schichten, die gebildet sind, gleich oder kleiner als eine spezifizierte Dicke oder eine spezifizierte Anzahl von Schichten ist, durchführt, während ein größeres Gewicht den spektroskopischen Eigenschaften zugeteilt wird, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden, als den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, und die oben beschriebene Anpassung in Fällen, in welchen die Gesamtdicke der Schichten, die ausgebildet sind, oder die Anzahl von Schichten, die ausgebildet sind, größer als eine spezifizierte Dicke oder eine spezifizierte Anzahl von Schichten ist, durchführt, während ein größeres Gewicht den spektroskopischen Eigenschaften zugeteilt wird, die durch den zweiten optischen Monitor gemessen werden, als den spektroskopischen Eigenschaften, die durch den ersten optischen Monitor gemessen werden.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 11, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 6, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der eingestellten Filmdickenwerte von Schichten, die ausgebildet werden, nachfolgend zu wenigstens einer der Schichten, die den Film bilden, auf der Basis der Filmdicke, die für diese Schicht mittels der Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke bestimmt ist, in einem Zustand, in welchem diese Schicht als die oberste Schicht ausgebildet worden ist, aufweist.
Filmbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der Film verwendet wird, und sie eine Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke der jeweiligen Schichten aufweist, die ausgebildet werden, eine Einrichtung zum Beurteilen, ob der Bewertungswert der Abweichungen 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, ausgebildet worden sind, und den spektroskopischen Eigenschaften, die auf der Basis der Filmdicken von diesen Schichten berechnet sind, die mittels der Einrichtung zum Bestimmen der Filmdicke bestimmt sind, innerhalb eines spezifizierten zulässigen Bereichs ist oder nicht, und eine Einrichtung zum Stoppen der Filmbildung der Schichten nach diesen Schichten in Fällen, in welchen durch die Beurteilungseinrichtung beurteilt wird, dass dieser Bewertungswert nicht innerhalb des spezifizierten zulässigen Bereichs ist.
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 Oberfläche dieses Substrats ausgebildet werden, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, 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 Schritt, in welchem die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die gebildet sind, auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften bestimmt werden, die durch wenigstens einen optischen Monitor unter einem ersten optischen Monitor, der die spektroskopischen Eigenschaften, die aus den ausgebildeten 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, bestimmt werden.
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 Oberfläche dieses Substrats ausgebildet werden, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, in welchem die jeweiligen Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, auf der Basis von eingestellten Filmdickenwerten für diese jeweiligen Schichten aufeinanderfolgend ausgebildet werden, einen Schritt, in welchem die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die ausgebildet sind, bestimmt werden auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften, die durch einen ersten optischen Monitor gemessen werden, der die spektroskopischen Eigenschaften, die aus den ausgebildeten Schichten entstehen, in einem ersten Wellenlängenbereich misst, und einen Schritt, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte oder Filmbildungsbedingungen der jeweiligen Schichten, die den nächsten optischen dünnen Film bilden, die zum Ausbilden dieses nächsten optischen dünnen Films auf dem nächsten Substrat verwendet werden, bestimmt werden auf der Basis der spektroskopischen Eigenschaften für wenigstens einen Teil des Wellenlängenbereichs unter den spektroskopischen Eigenschaften, 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 von dem ersten Wellenlängenbereich ist, in einen Zustand, in welchem alle Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, ausgebildet worden sind.
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 Oberfläche dieses Substrats ausgebildet sind, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, 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, einen Schritt, in welchem die Filmdicken der jeweiligen Schichten, die ausgebildet 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 einen Schritt, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte oder Filmbildungsbedingungen der jeweiligen Schichten, die den nächsten optischen dünnen Film bilden, die zum Ausbilden dieses nächsten optischen dünnen Films auf dem nächsten Substrat verwendet werden, bestimmt werden auf der Basis der jeweiligen spektroskopischen Eigenschaften für wenigstens einen Teil des Wellenlängenbereichs unter den jeweiligen spektroskopischen Eigenschaften, 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, in einen Zustand, in welchem nur einige der Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, ausgebildet worden sind, und in einem Zustand, in welchem alle Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, ausgebildet worden sind.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 15, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren einen Schritt aufweist, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte von Schichten, die nachfolgend zu wenigstens einer der Schichten, die den optischen dünnen Film bilden, ausgebildet werden, auf der Basis der Filmdicke eingestellt werden, die für diese Schicht indem Schritt bestimmt ist, in welchem die Filmdicke bestimmt wird, in einem Zustand, in welchem diese Schicht als die oberste Schicht ausgebildet worden ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 15, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 19, das dadurch gekennzeichnet, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 15, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängenbereiche innerhalb des Infrarotbereichs sind und der zweite Wellenlängenbereich ein Teil-Wellenlängenbereich innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 21, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird, und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 16, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren einen Schritt aufweist, in welchem die eingestellten Filmdickenwerte von Schichten, die nach wenigstens einer der Schichten ausgebildet werden, die den optischen dünnen Film bilden, auf der Basis der Filmdicke eingestellt werden, die für diese Schicht in dem Schritt wird, in welchem die Filmdicke bestimmt wird, in einem Zustand, in welchem diese Schicht als die oberste Schicht ausgebildet worden ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 16, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 24, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 16, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängenbereiche innerhalb des Infrarotbereichs sind und der zweite Wellenlängenbereich ein Teil-Wellenlängenbereich innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 26, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 17, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren einen Schritt aufweist, in. welchem die eingestellten Filmdickenwerte von Schichten, die nach wenigstens einer der Schichten ausgebildet werden, die den optischen dünnen Film bilden, auf der Basis der Filmdicke eingestellt werden, die für diese Schicht in dem Schritt bestimmt wird, in welchem die Filmdicke bestimmt wird, in einem Zustand, in welchem diese Schicht als die oberste Schicht ausgebildet worden ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 17, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des sichtbaren Bereichs ist und der zweite Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 29, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird, und der zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 17, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängenbereiche innerhalb des Infrarotbereichs sind und der zweite Wellenlängenbereich ein Teil-Wellenlängenbereich innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements nach Anspruch 31, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische dünne Film in einem spezifizierten Wellenlängenbereich innerhalb des Infrarotbereichs verwendet wird undder zweite Wellenlängenbereich den spezifizierten Wellenlängenbereich enthält, in welchem der optische dünne Film verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, welches ein Substrat hat, und einen optischen dünnen Film, der aus einer Vielzahl von Schichten besteht, die auf eine Oberfläche dieses Substrats ausgebildet sind, wobei dieses Verfahren einen Schritt aufweist, in welchen der optische dünne Film auf dem Substrat unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet wird.