(57)【要約】【課題】  設計目標どおりに成膜することができ、所望の光学特性を有する光学素子を製作することができる成膜装置及び成膜方法を提供すること。【解決手段】  成膜装置１は、真空槽２内に配設されて中心軸Ｃ回りに回転自在な保持部材７と、基板３とともに成膜されるＳｉモニタ部材（第１モニタ部材）８及びＮｂモニタ部材（第２モニタ部材）１０と、Ｓｉモニタ部材８上に成膜された薄膜の膜厚を検出するＳｉ膜厚検出機構（第１膜厚測定手段）と、Ｎｂモニタ部材１０上に成膜された薄膜の膜厚を検出するＮｂ膜厚検出機構（第２膜厚測定手段）と、基板３上に成膜された混合薄膜の光学特性値を検出する光学特性測定機構（特性評価手段）と、各膜厚検出機構の検出値に基づいて各ターゲット５、６からの材料供給速度を制御する制御部とを備えている。【選択図】  図１
2006028561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に配された被成膜対象物上に互いに異なる材料からなる少なくとも第１膜原料源と第２膜原料源とを有する複数の膜原料源から混合薄膜を形成させる成膜装置であって、
真空槽内に配設されて中心軸回りに回転自在な保持部材と、
前記被成膜対象物とともに成膜される第１モニタ部材及び第２モニタ部材と、
前記第１モニタ部材上に成膜された薄膜の膜厚を検出する第１膜厚測定手段と、
前記第２モニタ部材上に成膜された薄膜の膜厚を検出する第２膜厚測定手段と、
前記被成膜対象物上に成膜された混合薄膜の光学特性値を検出する特性評価手段とを備え、
前記保持部材の径方向に前記中心軸から径方向外方に向かって半径寸法を変えて、前記第１モニタ部材、前記被成膜対象物、及び、前記第２モニタ部材が順に配され、
前記第１膜原料源が、前記真空槽内で前記第１モニタ部材と前記被成膜対象物とが通る軌跡に対向する位置に配され、
前記第２膜原料源が、前記真空槽内で前記第２モニタ部材と前記被成膜対象物とが通る軌跡に対向する位置に配されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記第１モニタ部材及び前記第２モニタ部材が、前記保持部材の径方向に一列に配され、
前記第１膜厚測定手段、前記特性評価手段、及び、前記第２膜厚測定手段が、前記保持部材の回転により前記第１モニタ部材、前記被成膜対象物、及び、前記第２モニタ部材が通過するそれぞれの軌跡に対向する位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第１膜厚測定手段、前記特性評価手段、及び、前記第２膜厚測定手段が、前記保持部材の回転方向に対して直交する方向に一列に配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記特性評価手段が、前記被成膜対象物へ光を投光する投光部と、
前記被成膜対象物を透過或いは反射した前記投光部からの光を受光する受光部とを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
真空槽内に配された被成膜対象物上に互いに異なる材料からなる少なくとも第１膜原料源と第２膜原料源とを有する複数の膜原料源から混合薄膜を形成させる成膜方法であって、
前記被成膜対象物に対向して配された前記膜原料源上を前記被成膜対象物を保持して通過可能に回転する保持部材に、前記被成膜対象物とともに成膜される第１モニタ部材及び第２モニタ部材を、前記保持部材の回転の中心軸から径方向外方に向かって半径寸法を変えて、前記第１モニタ部材、前記被成膜対象物、前記第２モニタ部材の順に取り付ける取付工程と、
前記第１モニタ部材と前記被成膜対象物とが通る軌跡に対向する位置、及び、前記被成膜対象物と前記第２モニタ部材とが通る軌跡に対向する位置に、前記第１膜原料源及び前記第２膜原料源とをそれぞれ配置する配置工程と、
前記第１膜原料源から放出される材料を前記第１モニタ部材と前記被成膜対象物上とに付着させるとともに、前記第２膜原料源から放出される材料を前記第２モニタ部材と前記被成膜対象物上とに付着させる成膜工程と、
前記被成膜対象物上に成膜された前記混合薄膜の光学特性値を計測する特性評価工程と、
前記混合薄膜の設計膜厚と実際に成膜された膜厚との誤差量を算出して成膜条件に反映する工程とを備えていることを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
前記取付工程が、前記第１モニタ部材及び前記第２モニタ部材を、前記保持部材の径方向に一列に配して取り付けることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記取付工程又は前記配置工程が、
前記第１モニタ部材上に付着した膜の成膜量を検出する第１膜厚測定手段と、
前記第２モニタ部材上に付着した膜の成膜量を検出する第２膜厚測定手段と、
前記被成膜対象物上に成膜された混合薄膜の光学特性値を検出する特性評価手段とを前記保持部材の回転方向に対して直交する方向に一列に順に配する工程を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記成膜工程が、前記第１モニタ部材及び前記第２モニタ部材上に付着した膜の成膜量をそれぞれ測定し、各成膜量に応じて前記第１膜原料源及び前記第２膜原料源の少なくとも一方から放出される材料の放出量を調整して成膜することを特徴とする請求項７に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２種類以上の成膜材料を使用して、複数の材料からなる混合薄膜を蒸着法やイオンプレーティング法等によって成膜する際、成膜材料の成膜量を制御する方法として、各成膜材料によって成膜された膜厚を膜厚計によって測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−８１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の成膜装置及び成膜方法では、成膜材料の蒸着源と、膜厚モニタとして設置された膜厚計及び被成膜対象物保持用のドームに配置された被成膜対象物とのそれぞれの距離が異なるため、膜厚計と被成膜対象物とに異なる成膜量で薄膜が成膜されてしまうという問題がある。
特に、混合薄膜として高精度な光学薄膜を成膜する際には、僅かな膜厚誤差でも光学特性の違いが生じることから、膜厚計に成膜された光学薄膜の膜厚測定のみによって被成膜対象物に成膜された光学薄膜の膜厚を制御しようとしても膜厚誤差が生じてしまい、所望の光学特性を有する光学フィルタ等の光学素子を製作することができない。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、設計目標どおりに成膜することができ
、所望の光学特性を有する光学素子を製作することができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る成膜装置は、真空槽内に配された被成膜対象物上に互いに異なる材料からなる少なくとも第１膜原料源と第２膜原料源とを有する複数の膜原料源から混合薄膜を形成させる成膜装置であって、真空槽内に配設されて中心軸回りに回転自在な保持部材と、前記被成膜対象物とともに成膜される第１モニタ部材及び第２モニタ部材と、前記第１モニタ部材上に成膜された薄膜の膜厚を検出する第１膜厚測定手段と、前記第２モニタ部材上に成膜された薄膜の膜厚を検出する第２膜厚測定手段と、前記被成膜対象物上に成膜された混合薄膜の光学特性値を検出する特性評価手段とを備え、前記保持部材の径方向に前記中心軸から径方向外方に向かって半径寸法を変えて、前記第１モニタ部材、前記被成膜対象物、及び、前記第２モニタ部材が順に配され、前記第１膜原料源が、前記真空槽内で前記第１モニタ部材と前記被成膜対象物とが通る軌跡に対向する位置に配され、前記第２膜原料源が、前記真空槽内で前記第２モニタ部材と前記被成膜対象物とが通る軌跡に対向する位置に配されていることを特徴とする。
【０００６】
この成膜装置は、第１モニタ部材と被成膜対象物とを第１膜原料源上に通過させて第１膜原料源からの放出材料を第１モニタ部材及び被成膜対象物に成膜させることができ、被成膜対象物と第２モニタ部材とを第２膜原料源上に通過させて第２膜原料源からの放出材料を第２モニタ部材及び被成膜対象物に成膜させることができる。そして、第１膜厚測定手段及び第２膜厚測定手段によって第１モニタ部材及び第２モニタ部材の薄膜の膜厚をそれぞれ検出し、特性評価手段によって被成膜対象物の光学特性値を検出して膜厚制御を行うことによって、被成膜対象物上に第１膜原料源及び第２膜原料源からの材料からなる混合薄膜を所望の膜厚及び光学特性値にて成膜させることができる。
【０００７】
また、本発明に係る成膜装置は、前記成膜装置であって、前記第１モニタ部材及び前記第２モニタ部材が、前記保持部材の径方向に一列に配され、前記第１膜厚測定手段、前記特性評価手段、及び、前記第２膜厚測定手段が、前記保持部材の回転により前記第１モニタ部材、前記被成膜対象物、及び、前記第２モニタ部材が通過するそれぞれの軌跡に対向する位置に配されていることを特徴とする。
【０００８】
この成膜装置は、保持部材を回転させることによって、第１モニタ部材、被成膜対象物、及び、第２モニタ部材を、それぞれ第１膜厚測定手段、特性評価手段、及び、第２膜厚測定手段上を容易に通過させることができる。その際、薄膜の膜厚、或いは、光学特性値を測定することができる。
【０００９】
また、本発明に係る成膜装置は、前記成膜装置であって、前記第１膜厚測定手段、前記特性評価手段、及び、前記第２膜厚測定手段が、前記保持部材の回転方向に対して直交する方向に一列に配されていることを特徴とする。
この成膜装置は、第１モニタ部材、被成膜対象物、及び、第２モニタ部材の測定の際に、真空槽内の測定条件ができるだけ同じ状態のもとでそれぞれ測定することができる。
【００１０】
また、本発明に係る成膜装置は、前記成膜装置であって、前記特性評価手段が、前記被成膜対象物へ光を投光する投光部と、前記被成膜対象物を透過或いは反射した前記投光部からの光を受光する受光部とを備えている。
この成膜装置は、投光部から投光した光を受光部で受光することによって、被成膜対象物の光学特性値を検出することができる。
【００１１】
本発明に係る成膜方法は、真空槽内に配された被成膜対象物上に互いに異なる材料からなる少なくとも第１膜原料源と第２膜原料源とを有する複数の膜原料源から混合薄膜を形成させる成膜方法であって、前記被成膜対象物に対向して配された前記膜原料源上を前記被成膜対象物を保持して通過可能に回転する保持部材に、前記被成膜対象物とともに成膜される第１モニタ部材及び第２モニタ部材を、前記保持部材の回転の中心軸から径方向外方に向かって半径寸法を変えて、前記第１モニタ部材、前記被成膜対象物、前記第２モニタ部材の順に取り付ける取付工程と、前記第１モニタ部材と前記被成膜対象物とが通る軌跡に対向する位置、及び、前記被成膜対象物と前記第２モニタ部材とが通る軌跡に対向する位置に、前記第１膜原料源及び前記第２膜原料源とをそれぞれ配置する配置工程と、前記第１膜原料源から放出される材料を前記第１モニタ部材と前記被成膜対象物上とに付着させるとともに、前記第２膜原料源から放出される材料を前記第２モニタ部材と前記被成膜対象物上とに付着させる成膜工程と、前記被成膜対象物上に成膜された前記混合薄膜の光学特性値を計測する特性評価工程と、前記混合薄膜の設計膜厚と実際に成膜された膜厚との誤差量を算出して成膜条件に反映する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
この成膜方法は、第１モニタ部材と被成膜対象物とを第１膜原料源上に通過させて被成膜対象物とともに第１モニタ部材に第１膜原料源からの材料を成膜し、或いは、被成膜対象物と第２モニタ部材とを第２膜原料源上に通過させて被成膜対象物とともに第２モニタ部材に第２膜原料源からの材料を成膜させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る成膜方法は、前記成膜方法であって、前記取付工程が、前記第１モニタ部材及び前記第２モニタ部材を、前記保持部材の径方向に一列に配して取り付けることを特徴とする。
この成膜方法は、第１モニタ部材と第２モニタ部材とを一列に配して取り付けるので、保持部材を固定維持した状態で取り付けることができ、取付作業を容易に行うことができる。
【００１４】
また、本発明に係る成膜方法は、前記成膜方法であって、前記取付工程又は前記配置工程が、前記第１モニタ部材上に付着した膜の成膜量を検出する第１膜厚測定手段と、前記第２モニタ部材上に付着した膜の成膜量を検出する第２膜厚測定手段と、前記被成膜対象物上に成膜された混合薄膜の光学特性値を検出する特性評価手段とを前記保持部材の回転方向に対して直交する方向に一列に順に配する工程を備えている。
この成膜方法は、成膜の途中で第１膜厚測定手段、第２膜厚測定手段、及び、特性評価手段による検出をそれぞれ行うことができ、正確なフィードバックによる膜厚制御を行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係る成膜方法は、前記成膜方法であって、前記成膜工程が、前記第１モニタ部材及び前記第２モニタ部材上に付着した膜の成膜量をそれぞれ測定し、各成膜量に応じて前記第１膜原料源及び前記第２膜原料源の少なくとも一方から放出される材料の放出量を調整して成膜することを特徴とする。
【００１６】
この成膜方法は、第１膜厚測定手段によって検出した第１モニタ部材上の膜厚から被成膜対象物上の第１膜原料源による膜厚を確認することができ、第２膜厚測定手段によって検出した第２モニタ部材上の膜厚から被成膜対象物上の第２膜原料源による膜厚を確認することができる。また、第１膜原料源及び第２膜原料源の少なくとも一方から放出される材料の放出量を調整することによって、薄膜の膜厚を好適に制御することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、膜厚誤差を抑えて設計目標どおりの混合薄膜による成膜を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
本実施形態に係る成膜装置１は、真空槽２内に配されて光学ガラス平板からなる複数の基板（被成膜対象物：図１では６個）３上に、基板３に対向して真空槽２内に配されたＳｉターゲット（第１膜原料源）５とＮｂターゲット（第２膜原料源）６とからそれぞれＳｉ、Ｎｂを放出させて混合薄膜を形成させる成膜装置であって、真空槽２内に配設されて中心軸Ｃ回りに回転自在な保持部材７と、基板３とともに成膜されるＳｉモニタ部材（第１モニタ部材）８及びＮｂモニタ部材（第２モニタ部材）１０と、Ｓｉモニタ部材８上に成膜された薄膜の膜厚を検出するＳｉ膜厚検出機構（第１膜厚測定手段）１１と、Ｎｂモニタ部材１０上に成膜された薄膜の膜厚を検出するＮｂ膜厚検出機構（第２膜厚測定手段）１２と、基板３上に成膜された混合薄膜の光学特性値を検出する光学特性測定機構（特性評価手段）１３と、各膜厚検出機構１１、１２の検出値に基づいて各ターゲット５、６からの材料供給速度を制御する制御部１５とを備えている。
【００１９】
保持部材７は、基板３、Ｓｉモニタ部材８、及び、Ｎｂモニタ部材１０を固定するヤトイ１６と、このヤトイ１６を保持して各ターゲット５、６が配設されている平面と平行な位置に配設される円板状の回転板１７とを備えている。
回転板１７は、図２に示すように、中心軸Ｃ回りに回転板１７を回転させる回転モータ１８に接続されている。基板３が取り付けられたヤトイ１６は、中心軸Ｃから径方向外方に等距離離れた同一円周上にほぼ等間隔に配設されている。回転モータ１８は、真空槽２の上部から内部に貫通された回転軸Ｒを有しており、回転板１７は、回転軸Ｒの下端に水平状態に固定されている。
この回転モータ１８によって、基板３は毎分１０回転以上の速度で各ターゲット５、６上を通過する。
【００２０】
Ｓｉターゲット５は、低屈折率膜のＳｉＯ２の材料となるＳｉを基板３とＳｉモニタ部材８に供給するもので、図１に示すように、基板３よりも大きい外径の円盤形状を有し、真空槽２内で基板３の直下となるように、基板３が通る軌跡に対向するとともにＳｉターゲット５の中心位置が基板３よりも中心軸Ｃから離れた位置に配されている。
【００２１】
Ｎｂターゲット６は、高屈折率膜のＮｂ２Ｏ５の材料となるＮｂを基板３とＮｂモニタ部材１０に供給するもので、図１に示すように、基板３よりも大きい外径の円盤形状を有し、真空槽２内で基板３の直下となるように、基板３が通る軌跡に対向するとともにＮｂターゲット６の中心位置が基板３よりも中心軸Ｃに近い位置に配されている。
すなわち、各ターゲット５、６が配設される位置全体の中央点ＴＯが、回転板１７の中心軸Ｃから離れた位置とされている。
【００２２】
Ｓｉモニタ部材８、Ｎｂモニタ部材１０は、基板３と同じ光学ガラス平板からなり、各モニタ部材８、１０は、各ターゲット５、６よりも小さい外径に形成されている。
各モニタ部材８、１０は、それぞれＳｉターゲット５及びＮｂターゲット６に１対１に対応して配されている。
このときの回転板１７上の配設位置は、Ｓｉモニタ部材８の場合、回転板１７を回転した際に、Ｓｉターゲット５の直上位置を通過する一方、Ｎｂターゲット６上からは離間する位置とされ、Ｎｂモニタ部材１０の場合、回転板１７を回転した際に、Ｎｂターゲット６の直上位置を通過する一方、Ｓｉターゲット５上からは離間する位置とされている。そのため、回転板１７の中心軸Ｃからの距離がＳｉモニタ部材８、基板３、及び、Ｎｂモニタ部材１０の順に大きくなるように、基板３と同様にヤトイ１６を介して配されており、各モニタ部材８、１０が配設される位置全体の中央点ＭＯが、回転板１７の中心軸Ｃから離れた位置とされている。
【００２３】
光学特性測定機構１３は、図２及び図３に示すように、真空槽２の下方側に配されて基板３へ光を照射する投光ユニット（投光部）２０と、基板３を透過した投光ユニット２０からの光を受光するように真空槽２の上方に配された光検出ユニット（受光部）２１とを備えている。
投光ユニット２０は、ハロゲン光源で構成される光源２０Ａと、光源２０Ａに接続された光ファイバ２０Ｂを介して伝送された光を照射するコリメートレンズ等からなる出射端光学系２０Ｃとを備えている。出射端光学系２０Ｃは、基板３が通過する軌跡の直下となる位置に配されている。
【００２４】
光検出ユニット２１は、回転板１７を挟んで出射端光学系２０Ｃに対向して基板３が通過する軌跡の直上に配された集光レンズ等からなる入射端光学系２１Ａと、入射端光学系２１Ａに接続された光ファイバ２１Ｂを介して伝送された光を検出して分光特性を測定する分光測定器２１Ｃとを備えている。
分光測定器２１Ｃは、波長３００ｎｍから９００ｎｍの間で段階的に透過光を測定することができる。
【００２５】
Ｓｉ膜厚検出機構１１は、図２及び図３に示すように、真空槽２の下方側に配されてＳｉモニタ部材８へ光を照射するＳｉ投光ユニット２２と、Ｓｉモニタ部材８を透過したＳｉ投光ユニット２２からの光を受光するように真空槽２の上方に配されたＳｉ光検出ユニット２３とを備えている。
Ｓｉ投光ユニット２２は、ハロゲン光源で構成されるＳｉ用光源２２Ａと、Ｓｉ用光源２２Ａに接続された光ファイバ２２Ｂを介して伝送された光を照射するコリメートレンズ等からなるＳｉ用出射端光学系２２Ｃとを備えている。Ｓｉ用出射端光学系２２Ｃは、Ｓｉモニタ部材８が通過する軌跡の直下となる位置に配されている。
【００２６】
Ｓｉ光検出ユニット２３は、回転板１７を挟んでＳｉ出射端光学系２０Ｃに対向してＳｉモニタ部材８が通過する軌跡の直上に配された集光レンズ等からなるＳｉ用入射端光学系２３Ａと、Ｓｉ用入射端光学系２３Ａに接続された光ファイバ２３Ｂを介して伝送された光を検出して光量を測定するＳｉ用受光部２３Ｃとを備えている。
Ｓｉ用受光部２３Ｃは、モノクロメータとフォトダイオード等の受光素子からなり、薄膜の膜厚に対して測定された透過光量に応じて膜厚に相当する電圧データを制御部１５に伝送するようになっている。
【００２７】
Ｎｂ膜厚検出機構１２は、図２及び図３に示すように、真空槽２の下方側に配されてＮｂモニタ部材１０へ光を照射するＮｂ投光ユニット２５と、Ｎｂモニタ部材１０を透過したＮｂ投光ユニット２５からの光を受光するように真空槽２の上方に配されたＮｂ光検出ユニット２６とを備えている。
Ｎｂ投光ユニット２５は、Ｓｉ投光ユニット２２と同様の構成とされるＮｂ用光源２５Ａと、光ファイバ２５Ｂと、Ｎｂ用出射端光学系２５Ｃとを備えている。Ｎｂ用出射端光学系２５Ｃは、Ｎｂモニタ部材１０が通過する軌跡の直下となる位置に配されている。
【００２８】
Ｎｂ光検出ユニット２６は、Ｓｉ光検出ユニット２３と同様の構成とされるＮｂ用入射端光学系２６Ａと、光ファイバ２６Ｂと、Ｎｂ用受光部２６Ｃとを備えている。
ここで、Ｓｉ出射端光学系２２Ｃ、出射端光学系２０Ｃ、及び、Ｎｂ出射端光学系２５Ｃは、Ｓｉモニタ部材８、基板３、及び、Ｎｂモニタ部材１０が回転板１７の回転によって通過するそれぞれの軌跡に対向する位置に、回転板１７の回転する方向に対して直交する方向に順に一列に配されている。
【００２９】
基板３及び各モニタ部材８、１０と各ターゲット５、６との中間位置には、ターゲット毎に配設されスパッタリングによって放出された各ターゲット材料が通過可能な開口部２７ａを備える一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂと、この開口部２７ａをターゲット５、６毎に個別の開口面積に可変に設定可能な開口部調整機構２８とを備えている。
この一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂは、互いに対向する長方形状の平板から形成されており、開口部２７ａは、一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂが互いに離間して形成される。この開口部２７ａの大きさによって、各ターゲット５、６から放出される材料の基板３への到達量が調整される。
【００３０】
開口部調整機構２８は、一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂの側方に配したガイド部材２７Ｃに沿って一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂを移動させることによって、一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂを互いに近接または離間可能に相対移動させる駆動機構２７Ｄを有している。
基板３と各ターゲット５、６との間には、一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂとは別に、スパッタリングによって放出されたターゲット材料の基板３への到達を制御するシャッター２８Ａ、２８Ｂがそれぞれ配設されている。
シャッター２８Ａ、２８Ｂは、シャッター用モータ２８ａ、２８ｂによって所定の速度で回転駆動される回転軸ＳＣに接続されており、シャッター２８Ａ、２８Ｂがこの回転軸ＳＣまわりに回転することによって、基板３と各ターゲット５、６との間を開放・閉鎖する。
【００３１】
制御部１５は、薄膜形成プロセス全般を制御するもので、各膜厚検出機構１１、１２の検出値である各光検出ユニット２３、２６が検出した光量からそれぞれの成膜量を演算して各材料の成膜量を測定するとともに、この成膜量に応じて一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂの開閉量等を制御して各ターゲット５、６から基板３への材料供給量を調整する。
また、制御部１５は、シャッター用モータ２８ａ、２８ｂの回転制御を行うことによって、シャッター２８Ａ、２８Ｂの操作を制御して基板３への成膜動作を終了させる。
【００３２】
真空槽２内には、各ターゲット５、６間に配設されてこれらが配設される領域を互いに分離して仕切る防着板３０が配設されている。
また、真空槽２の外部下方には、真空槽２内を低圧にするための粗引きポンプ３１と高真空ポンプ３２とが設けられ、真空度をモニタする真空計３３が設けられている。真空槽２の上方には、真空槽２内にガスを供給するためのガス導入口（図示略）が配されている。
【００３３】
次に、以上の構成からなる本実施形態に係る成膜装置１によりＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを混合した酸化物膜からなる混合薄膜を形成する方法について以下説明する。
本実施形態に係る成膜方法は、図４に示すように、回転板１７に、基板３とともに成膜されるＳｉモニタ部材８及びＮｂモニタ部材１０を、それぞれ該当するヤトイ１６に取り付ける取付工程（Ｓ０１）と、Ｓｉモニタ部材８と基板３とが通る軌跡に対向する位置、及び、基板３とＮｂモニタ部材１０とが通る軌跡に対向する位置に、Ｓｉターゲット５及びＮｂターゲット６とをそれぞれ配置する配置工程（Ｓ０２）と、Ｓｉターゲット５から放出されるＳｉをＳｉモニタ部材８と基板３上とに付着させるとともに、Ｎｂターゲット６から放出されるＮｂをＮｂモニタ部材１０と基板３上とに付着させる成膜工程（Ｓ０３）と、基板３上に成膜された混合薄膜の光学特性値を計測する特性評価工程（Ｓ０４）と、混合薄膜の設計膜厚と実際に成膜された膜厚との誤差量を算出して成膜条件に反映する工程（Ｓ０５）とを備えている。
【００３４】
まず、取付工程（Ｓ０１）を行う。
この際、所定の屈折率（例えば、１．５２）を有する６個の基板３を回転板１７のヤトイ１６に取り付ける。同様に、Ｓｉモニタ部材８及びＮｂモニタ部材１０をそれぞれのヤトイ１６に取り付ける。
【００３５】
次に、配置工程（Ｓ０２）に移行する。
ここでは、Ｓｉターゲット５及びＮｂターゲット６とを真空槽２内に配置するとともに、Ｓｉ膜厚検出機構１１、光学特性測定機構１３、Ｎｂ膜厚検出機構１２とを、真空槽２の下方に回転板１７の径方向に沿って一列に配する。
【００３６】
そして、成膜工程（Ｓ０３）に移行する。
まず、真空計３３にて所定の圧力（例えば７×１０−５Ｐａ）まで真空槽２内を粗引きポンプ３１及び高真空ポンプ３２で排気する。このとき、各シャッター２８Ａ、２８Ｂは閉じた状態とする。また、回転モータ１８を駆動して、基板３とともに回転板１７を例えば毎分５０回転させる。
次に、ＳｉＯ２の成膜準備として、Ｓｉターゲット５用のガス導入口からＡｒガスを真空槽２内の圧力が４×１０−１Ｐａとなるまで導入し、その後引き続きＯ２ガスをガス導入口から圧力が５×１０−１Ｐａとなるまで導入する。続いて、電源（図示略）から３００ｗの直流電力を印加して、Ｓｉターゲット５のＳｉ上にプラズマを発生させる。すると、３分間後にＳｉＯ２膜の成膜準備が完了する。
【００３７】
同時に、Ｎｂ２Ｏ５の成膜準備も以下の手順で行う。
Ｎｂターゲット６用のガス導入口からＡｒガスを真空計３３にて圧力が７×１０−１Ｐａとなるまで、引き続きガス導入口からＯ２ガスを圧力が１．０Ｐａとなるまで導入する。
続いて、電源（図示略）から３００ｗの直流電力を印加し、Ｎｂターゲット６のＮｂ上にプラズマを発生させる。すると、３分間後にＮｂ２Ｏ５膜の成膜準備が完了する。
【００３８】
そして、Ｓｉターゲット５及びＮｂターゲット６の直上に位置する開口部の幅がそれぞれ所定の幅となるように、一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂをそれぞれ直進運動させる。
上記の状態を維持しつつ、Ｓｉターゲット５及びＮｂターゲット６直上の各シャッター２８Ａ、２８Ｂをそれぞれ回転させて同時に開く。このとき、生成されたプラズマによってＳｉターゲット５から弾き飛ばされたＳｉが、直上の開口部２７ａを通過して基板３表面に到達する。同様に、Ｎｂターゲット６から弾き飛ばされたＮｂが、直上の開口部２７ａを通過して基板３表面に到達する。
こうして、それぞれの開口部２７ａの開口面積に応じて所定の膜厚及び所定の混合率にて調整されたＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とが基板３の表面に交互に成膜された薄膜が形成される。
【００３９】
このとき、Ｓｉモニタ部材８にはＳｉＯ２のみが成膜され、Ｎｂモニタ部材１０には、Ｎｂ２Ｏ５のみが成膜される。
すなわち、Ｓｉモニタ部材８は、図５に示すように、Ｓｉターゲット５の上を通過する際には、Ｓｉターゲット５の直上位置となるので、基板３と同様にＳｉＯ２が成膜される。さらに、回転移動して図６に示す位置を通過して、図７に示す位置では、Ｓｉモニタ部材８はＮｂターゲット６よりも回転板１７の半径方向外側にあってＮｂターゲット６の直上から外れた位置となるので、Ｎｂ２Ｏ５は成膜されない。
【００４０】
そして、図８に示すように、Ｓｉモニタ部材８がＳｉ投光ユニット２２及びＳｉ光検出ユニット２３の間を通過する際に、Ｓｉ投光ユニット２２から出射された光がＳｉＯ２が成膜されたＳｉモニタ部材８を透過してＳｉ光検出ユニット２３に導かれる。
Ｓｉモニタ部材８を透過した光量は、Ｓｉモニタ部材８に成膜された光学膜厚が透過光の波長の１／４の大きさの都度ピーク値となる正弦関数で表される。そこで、制御部１５は、このＳｉ光検出ユニット２３が検出した光量と透過光の波長との関係からＳｉモニタ部材８に成膜されたＳｉＯ２の成膜量を算出する。
成膜プロセス中、この状態が繰り返され、Ｓｉモニタ部材８にはＳｉＯ２のみが成膜される。
【００４１】
一方、Ｎｂモニタ部材１０は、図５に示すように、Ｎｂターゲット６の上を通過する際には、Ｎｂターゲット６の直上位置となるので、基板３と同様にＮｂ２Ｏ５が成膜される。そして、図６に示すように、Ｎｂモニタ部材１０が、Ｎｂ投光ユニット２５及びＮｂ光検出ユニット２６の間を通過する際に、Ｎｂ投光ユニット２５からの光がＮｂ２Ｏ５が成膜されたＮｂモニタ部材１０を透過してＮｂ光検出ユニット２６に導かれる。
【００４２】
制御部１５は、Ｓｉモニタ部材８の場合と同様に、このＮｂ光検出ユニット２６が検出した光量と透過光の波長との関係からＮｂモニタ部材１０に成膜されたＮｂ２Ｏ５の成膜量を算出する。
さらに、回転移動して図７に示す位置では、Ｎｂモニタ部材１０はＳｉターゲット５よりも回転板１７の中心側にずれてＳｉターゲット５の直上から外れた位置にあるので、ＳｉＯ２は成膜されない。
成膜プロセス中、この状態が繰り返され、Ｎｂモニタ部材１０にはＮｂ２Ｏ５のみが成膜される。
【００４３】
制御部１５は、各モニタ部材８、１０から算出したＳｉＯ２及びＮｂ２Ｏ５それぞれの成膜量に応じて、一対の仕切部材２７Ａ、２７Ｂを操作し、開口部２７ａの開口面積を調整して各ターゲット５、６による基板３への所定の膜厚及び所定の混合率で成膜量を調整する。
【００４４】
そして、成膜中、例えば、全成膜量の５０％が経過したと思われるときに、特性評価工程（Ｓ０４）に移行する。
すなわち、制御部１５は、成膜量が目標の成膜量とした、全成膜量の５０％の成膜量の光量に達したと判断したとき、各シャッター用モータ２８ａ、２８ｂを駆動して各シャッター２８Ａ、２８Ｂを同時に閉じて成膜を中断する。
【００４５】
この状態で、図７に示すように、基板３が投光ユニット２０及び光検出ユニット２１との間となる位置で回転板１７を停止する。そして、投光ユニット２０から光を出射して基板３を透過させ、光検出ユニット２１に導く。
基板３を透過した光は、３００ｎｍから９００ｎｍまでの波長域での透過率を測定する。そして、全成膜量の５０％が経過したときに得られる分光透過率の設計値と同等の分光透過率を示していたと判断した場合、再度、成膜工程（Ｓ０３）を繰り返し行う。
設計値と一致していないと判断した場合には、成膜条件に反映する工程（Ｓ０５）に移行する。
【００４６】
この成膜条件に反映する工程（Ｓ０５）では、成膜工程（Ｓ０３）での成膜条件を決める際にあらかじめ計算した、成膜が終了するまでの５０％を成膜した時点での分光特性と、特性評価工程（Ｓ０４）で実際に測定した分光特性との差を比較し、成膜条件に反映する。
具体的には、成膜が終了するまでの５０％までを成膜した条件をＦ（５０）、実際に測定した分光特性をＢ´（５０）、成膜条件に対する誤差要因をＰ（５０）、成膜工程（Ｓ０３）であらかじめ求めた１００％成膜するための成膜条件をＦ（１００）、１００％成膜したときの理想の分光特性をＢ（１００）、理想の分光特性Ｂ（１００）を得るための成膜条件をＦ´（１００）、そのときに含まれる誤差要因をＰ（１００）とする。
そして、まず、測定した分光特性Ｂ´（５０）と、成膜した条件のＦ（５０）とより、誤差要因Ｐ（５０）を求める。次に、誤差要因Ｐ（５０）に基づき、１００％成膜した際に生じる誤差要因Ｐ（１００）を求める。その後、１００％成膜したときの理想の分光特性Ｂ（１００）を成膜するための成膜条件Ｆ´（１００）を求めるために、誤差要因Ｐ（１００）を成膜条件Ｆ（１００）に反映する。そして、１００％の成膜量となるまで成膜工程（Ｓ０３）にて成膜を続ける。
こうして、所定の成膜量を成膜したときにすべての工程を終了する。
【００４７】
この成膜装置１及び成膜方法によれば、Ｓｉターゲット５から放出したＳｉをＳｉモニタ部材８及び基板３に成膜させることができ、Ｎｂターゲット６から放出したＮｂをＮｂモニタ部材１０及び基板３に成膜させることができる。そして、Ｓｉ膜厚検出機構１１及びＮｂ膜厚検出機構１２によってＳｉモニタ部材８及びＮｂモニタ部材１０の薄膜の膜厚をそれぞれ検出し、光学特性測定機構１３によって基板３の透過光量を検出して透過率に基づく膜厚制御を行うことによって、基板３上にＳｉ及びＮｂからなる混合薄膜を所望の膜厚及び光学特性値にて成膜させることができる。
この際、成膜の途中でも、特性評価工程（Ｓ０４）にて、Ｓｉ膜厚検出機構１１、Ｎｂ膜厚検出機構１２、及び、光学特性測定機構１３による検出をそれぞれ行うことができ、正確なフィードバックによる膜厚制御を行うことができる。
【００４８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、各投光ユニット２０、２２、２５及び各光検出ユニット２１、２３、２６との配置は真空槽２に対して上下逆方向でも構わない。また、各投光ユニット２０、２２、２５と各光検出ユニット２１、２３、２６との位置を調整して透過光量でなく反射光量を測定しても構わない。
【００４９】
さらに、ターゲットは２つに限らず３つ以上でもよく、材料もＳｉ、Ｎｂに限らない。
また、成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、真空蒸着法を用いても構わない。この場合、膜原料源として蒸着源を使用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の構成の概要を示す平面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る成膜方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る成膜装置にて成膜する際の動作を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る成膜装置にて成膜する際の動作を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る成膜装置にて成膜する際の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る成膜装置にて成膜する際の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  成膜装置
２  真空槽
３  基板（被成膜対象物）
５  Ｓｉターゲット（第１膜原料源）
６  Ｎｂターゲット（第２膜原料源）
７  保持部材
８  Ｓｉモニタ部材（第１モニタ部材）
１０  ＮｂＳｉモニタ部材（第２モニタ部材）
１１  Ｓｉ膜厚検出機構（第１膜厚測定手段）
１２  Ｎｂ膜厚検出機構（第２膜厚測定手段）
１３  光学特性測定機構（特性評価手段）
２０  投光ユニット（投光部）
２１  光検出ユニット（受光部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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