(57)【要約】【課題】所定の分光特性を有する高品質の光多重通信用分光フィルタを一枚の基材から歩留まり良く得ることが可能なイオンアシスト蒸着方法および装置を提供することである。【解決手段】真空チャンバＡ内で二以上の蒸発源からそれぞれの蒸発材料を蒸発させ、該それぞれの蒸発材料を所定の順序で前記真空チャンバ内に拡散させて基材８の蒸着面に蒸着させ、該蒸着面に向けてイオンガン７からイオンビームを発射して前記それぞれの蒸発材料からなる多層膜を前記基材の蒸着面上に成膜するイオンアシスト蒸着方法および装置１００において、前記成膜における前記イオンビームの照射分布を、前記イオンビームの発射角度の調整によって前記真空チャンバ内に拡散する前記蒸発材料の種類に応じた照射分布にする。【選択図】  図２
2004346365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内で二以上の蒸発源から蒸発材料を蒸発させ、該蒸発材料を所定の順序で前記真空チャンバ内に拡散させて基材の蒸着面に蒸着させ、該蒸着面に向けてイオンガンからイオンビームを発射して前記蒸発材料からなる多層膜を前記基材の蒸着面上に成膜するイオンアシスト蒸着方法において、
前記成膜における前記イオンビームの照射分布を、前記イオンビームの発射角度の調整によって前記真空チャンバ内に拡散する前記蒸発材料の種類に応じた照射分布にすることを特徴とするイオンアシスト蒸着方法。
【請求項２】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記成膜における一蒸発材料からなる薄膜の光学膜厚の測定結果に基づいて行うことを特徴とする、請求項１に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項３】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記基材の蒸着面に相当する平面上の少なくとも一以上の測定箇所における前記イオンビームの照射強度の測定結果に基づいて再調整することを特徴とする、請求項２に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項４】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記イオンガンの設置角度の調整によって行うことを特徴とする、請求項２乃至３に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項５】
前記イオンガンの設置角度の調整を、オイルシリンダによって行うことを特徴とする、請求項４に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項６】
前記イオンガンの設置角度の調整を、エアーシリンダによって行うことを特徴とする、請求項４に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項７】
前記イオンガンの設置角度の調整を、ステッピングモータによって行うことを特徴とする、請求項４に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項８】
前記イオンガンの設置角度の調整を、サーボモータによって行うことを特徴とする、請求項４に記載のイオンアシスト蒸着方法。
【請求項９】
真空チャンバ内で二以上の蒸発源から蒸発材料を蒸発させ、該蒸発材料を所定の順序で前記真空チャンバ内に拡散させて基材の蒸着面に蒸着させ、該蒸着面に向けてイオンガンからイオンビームを発射して前記蒸発材料からなる多層膜を前記基材の蒸着面上に成膜するイオンアシスト蒸着装置において、
前記成膜における前記イオンビームの照射分布を、前記イオンビームの発射角度の調整によって前記真空チャンバ内に拡散する前記蒸発材料の種類に応じた照射分布にすることを特徴とするイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１０】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記成膜における一蒸発材料からなる薄膜の光学膜厚の測定結果に基づいて行うことを特徴とする、請求項９に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１１】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記基材の蒸着面に相当する平面上の少なくとも一以上の測定箇所における前記イオンビームの照射強度の測定結果に基づいて再調整することを特徴とする、請求項１０に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１２】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記イオンガンの設置角度の調整によって行うことを特徴とする、請求項１０乃至１１に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１３】
前記イオンガンの設置角度の調整を、オイルシリンダによって行うことを特徴とする、請求項１２に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１４】
前記イオンガンの設置角度の調整を、エアーシリンダによって行うことを特徴とする、請求項１２に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１５】
前記イオンガンの設置角度の調整を、ステッピングモータによって行うことを特徴とする、請求項１２に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１６】
前記イオンガンの設置角度の調整を、サーボモータによって行うことを特徴とする、請求項１２に記載のイオンアシスト蒸着装置。
【請求項１７】
真空チャンバ内で二以上の蒸発源から蒸発材料を蒸発させ、該蒸発材料を所定の順序で前記真空チャンバ内に拡散させて基材の蒸着面に蒸着させ、該蒸着面に向けてイオンガンからイオンビームを発射して前記蒸発材料からなる多層膜を前記基材の蒸着面上に成膜するイオンアシスト蒸着装置において、
前記イオンガンは操作入力に応じて角度調整可能であることを特徴とするイオンアシスト蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空チャンバ内において基材上に多層膜を形成する真空蒸着方法および装置に関し、特に、イオンアシスト蒸着方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信ネットワークに要求される伝送容量は予想を遙かに上回るペースで増加している。そして、この要求に対応すべくネットワークの伝送容量を画期的に増加させる情報通信手段として、通信媒体として光を利用する光多重通信が好適に用いられている。
【０００３】
光多重通信を行う光多重通信機器においては、多重化された光を一定の波長間隔で異なる波長帯域に分割するための素子として、分光フィルタが用いられている。この分光フィルタは、光学ガラス等の基材の表面に例えば五酸化タンタルおよび二酸化珪素等の二種類の材料からなる多重薄膜層を成膜した後に、前記基材を所定の形状に切断することによって製造される。分光フィルタの構成要素である前記多重薄膜層の成膜方法には様々な種類があるが、成膜スピードが他の成膜方法と比して比較的早く、さらに均一かつ膜応力が小さな多重薄膜層が得られることから、イオンアシスト蒸着方法および装置が好適に用いられている。ここで、このイオンアシスト蒸着方法による分光フィルタの多重薄膜層の一般的な成膜工程について以下に概説する。
【０００４】
イオンアシスト蒸着装置には、真空チャンバが配設されている。この真空チャンバの内部には、例えば、五酸化タンタルおよび二酸化珪素等からなる二種類の蒸発源が配設されている。そして、これらの蒸発源を電子銃から発射される電子ビームを照射して加熱することによって、それぞれの蒸発源から蒸発材料を蒸発させる。このとき、前記二種類の蒸発材料を真空チャンバの内部に交互に拡散させるようにする。一方、前記真空チャンバの内部には、基材ホルダに光学ガラス等でなる基材が装着されている。この基材は、その蒸着面を前記蒸発源の方向に向けるようにして、前記基材ホルダに装着されている。従って、基材の蒸着面には蒸発源から拡散されるそれぞれの蒸発材料が交互に蒸着することになる。このとき、その基材の蒸着面に向けて、真空チャンバの内部に設置されているイオンガンからイオンビームを発射する。このように、蒸着中において基材の蒸着面に向けてイオンビームを照射することによって、基材の蒸着面上には緻密性が高い多重薄膜層が形成される。なお、蒸発源が配設されると共に、基材ホルダに基材が装着される真空チャンバの内部の空間は、蒸発源から蒸発した蒸発材料を基材の蒸着面上に効率良く蒸着させるために、真空ポンプ等の排気手段によって低圧雰囲気とされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−０６７０１８号公報（第２−３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光多重通信機器の内部に配設される分光フィルタには、多重化された光を所定の波長間隔で異なる波長帯域に精密に分割するため、所定の光学特性が要求されている。通常、分光フィルタの光学特性は、基材の蒸着面上に成膜された多重薄膜層の光学特性によって決定される。従って、光多重通信において要求される所定の光学特性を有する分光フィルタを製造するためには、基材の蒸着面上に所定の光学特性を有する多重薄膜層を成膜する必要がある。つまり、多重薄膜層を構成する五酸化タンタルからなる薄膜と二酸化珪素からなる薄膜とのそれぞれの薄膜を、所定の光学特性を有するように配慮して成膜する必要がある。そして、そのためには、蒸着中において基材の蒸着面に向けて照射するイオンビームの照射強度を、所定の照射強度以上とする必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来のイオンアシスト蒸着装置および方法を用いる光多重通信用分光フィルタの多重薄膜層の成膜工程では、イオンビームの発射条件（特に、イオンビームの発射角度）がその成膜工程において一定とされるため、真空チャンバの内部に拡散させる蒸発材料の種類を切り換える度に、基材の蒸着面上のイオンビームの照射分布が変化するという問題があった。その理由は、蒸発源から蒸発した二種類の蒸発材料を真空チャンバの内部においてそれぞれ同程度に拡散させるために、成膜工程における真空チャンバ内の空間の気圧を、真空チャンバの内部に拡散させる蒸発材料の種類に応じて変化させるためである。例えば、五酸化タンタルのような金属系の重い蒸発材料は比較的拡散し難いので、真空チャンバ内における蒸発材料の拡散度を向上させるために、真空チャンバの内部の空間を高真空雰囲気とする。反対に、二酸化珪素のようなガラス系の軽い蒸発材料は比較的拡散し易いので、真空チャンバ内における蒸発材料の拡散度を抑制するために、真空チャンバの内部の空間を低真空雰囲気とする。そして、多重薄膜層の成膜工程においてイオンビームの照射分布が変化するという問題は、イオンビームの照射強度が所定の照射強度以上にならない部分を多く発生させるという問題を引き起こし、この問題は、多重薄膜層を構成する五酸化タンタルからなる薄膜および／または二酸化珪素からなる薄膜が所定の光学特性の許容範囲から逸脱する部分を多く有するようにして基材の蒸着面上に成膜されるという問題を引き起こしていた。つまり、従来のイオンアシスト蒸着方法では、光多重通信用分光フィルタの製造歩留まりを改善することは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、所定の分光特性を有する高品質の光多重通信用分光フィルタを一枚の基材から歩留まり良く得ることが可能なイオンアシスト蒸着方法および装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係るイオンアシスト蒸着方法および装置は、真空チャンバ内で二以上の蒸発源から蒸発材料を蒸発させ、該蒸発材料を所定の順序で前記真空チャンバ内に拡散させて基材の蒸着面に蒸着させ、該蒸着面に向けてイオンガンからイオンビームを発射して前記蒸発材料からなる多層膜を前記基材の蒸着面上に成膜するイオンアシスト蒸着方法において、前記成膜における前記イオンビームの照射分布を、前記イオンビームの発射角度の調整によって前記真空チャンバ内に拡散する前記蒸発材料の種類に応じた照射分布にする。
【００１０】
このような構成とすることにより、イオンガンから発射されたイオンビームの基材の蒸着面上における照射分布は、多重薄膜層の成膜工程において略一定となる。その結果、多重薄膜層を構成する五酸化タンタルからなる薄膜と二酸化珪素からなる薄膜とのそれぞれの薄膜が、基材の大部分に渡って所定の光学特性を有するようになる。つまり、所定の光学特性の許容範囲から逸脱する多重薄膜層の面積を低減させることが可能になる。従って、所定の分光特性を有する高品質の光多重通信用分光フィルタを一枚の基材から歩留まり良く得ることが可能になるという効果が得られる。
【００１１】
前記イオンビームの発射角度の調整を、前記成膜における一蒸発材料からなる薄膜の光学膜厚の測定結果に基づいて行っても良い。
【００１２】
このような構成とすることにより、多重薄膜層を構成する一の蒸発材料からなる薄膜の成膜が完了する際に、その薄膜が所定の光学膜厚に達した信号をトリガー信号として認識し、そのトリガー信号に従ってイオンビームの発射角度の調整を行うことができるようになる。その結果、イオンビームの発射角度の補正を、蒸発材料の種類の切り換えに応じて自動で切り換えることが可能になるという効果が得られる。
【００１３】
また、前記イオンビームの発射角度の調整を、前記基材の蒸着面に相当する平面上の少なくとも一以上の測定箇所における前記イオンビームの照射強度の測定結果に基づいて再調整しても良い。
【００１４】
このような構成とすることにより、多重薄膜層を構成する複数の蒸発材料の種類に応じて変化した真空チャンバの内部の圧力と、その蒸発材料の種類に応じて設定された所定の圧力との間に微少な差違が生じた場合でも、その微少な差違に基づいてイオンビームの発射角度を調整することができる。つまり、基材の蒸着面上におけるイオンビームの照射分布を、前記微少な差違に基づいて精密に補正することが可能になる。その結果、所定の分光特性を有する高品質の光多重通信用分光フィルタを一枚の基材からさらに歩留まり良く得ることが可能になるという効果が得られる。
【００１５】
また、前記イオンビームの発射角度の調整を、前記イオンガンの設置角度の調整によって行っても良い。
【００１６】
このような構成とすることにより、イオンビームの発射角度を調整するための調整機構を比較的簡便な構造によって構成することが可能になる。その結果、イオンビームの発射角度の調整を容易に行い得るという効果が得られる。
【００１７】
また、前記イオンガンの設置角度の調整を、オイルシリンダによって行っても良い。
【００１８】
また、前記イオンガンの設置角度の調整を、エアーシリンダによって行っても良い。
【００１９】
このような構成とすることにより、イオンガンの設置角度の調整が精密に行われるようになる。その結果、成膜工程における基材の蒸着面上のイオンビームの照射分布を、精密に補正することが可能になるという効果が得られる。
【００２０】
また、前記イオンガンの設置角度の調整を、ステッピングモータによって行っても良い。
【００２１】
また、前記イオンガンの設置角度の調整を、サーボモータによって行っても良い。
【００２２】
このような構成とすることにより、イオンガンの設置角度の調整がより精密に行われるようになる。その結果、成膜工程における基材の蒸着面上のイオンビームの照射分布を、より精密に補正することが可能になるという効果が得られる。
【００２３】
また、本発明に係るイオンアシスト蒸着装置は、真空チャンバ内で二以上の蒸発源から蒸発材料を蒸発させ、該蒸発材料を所定の順序で前記真空チャンバ内に拡散させて基材の蒸着面に蒸着させ、該蒸着面に向けてイオンガンからイオンビームを発射して前記蒸発材料からなる多層膜を前記基材の蒸着面上に成膜するイオンアシスト蒸着装置において、前記イオンガンは操作入力に応じて角度調整可能である。
【００２４】
このような構成とすることにより、前記イオンガンの角度調整を、制御装置等から送信する電気信号等により遠隔から制御することが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１および図２は、本発明の実施の形態に係るイオンアシスト蒸着装置１００の構成を示す模式図である。なお、図１はイオンアシスト蒸着装置１００の正面視断面図であり、また、図２はイオンアシスト蒸着装置１００の側面視断面図である。
【００２７】
図１および図２に示すように、イオンアシスト蒸着装置１００には、特に図示されない真空ポンプ等により内部の気体が排出され、その内部を所定の気圧にて維持することが可能である真空チャンバＡが配設されている。
【００２８】
真空チャンバＡの外部には、イオンアシスト蒸着装置１００を設置場所に設置するための設置用架台Ｂが配設されている。この設置用架台Ｂは、真空チャンバ用架台Ｄと光モニタ投光部用架台Ｃと縦フレームＥとを有している。そして、縦フレームＥが、チャンバ用架台Ｄと光モニタ投光部用架台Ｃとのそれぞれが互いに所定の間隔を隔てて水平にかつ上から下へこの順に配置されるように、それぞれの端部を固定しており、それによって、設置用架台Ｂが形成されている。
【００２９】
真空チャンバＡは、その底部が真空チャンバ用架台Ｄに固定されている。また、真空チャンバＡの天井壁の中央部には開口部５０ａが設けられ、その開口部５０ａに内孔が連続するように筒状の連結部材１２が前記天井壁の上面（外面）に立設されている。連結部材１２の上端部には円筒状のケーシング１５が上方に延びるように配設されている。ケーシング１５は連結部材１２と同軸状に配置され、下端部に設けられたフランジによって連結部材１２の上端面に取り付けられている。ケーシング１５には基材支持体１０が取り付けられている。すなわち、基材支持体１０は、上下方向に延びる円筒状の中空回転軸１０ｂと該中空回転軸１０ｂの下端に取り付けられた基材ホルダ１０ａとを有し、中空回転軸１０ｂがケーシング１５の内孔に嵌挿されかつ該ケーシング１５の内周面に配設された軸受け１９によって回動自在に支持されている。これにより、基材支持体１０がケーシング１５に取り付けられている。また、中空回転軸１０ｂとケーシング１５との間にはダイレクトドライブモータ１４が配設されており、中空回転軸１０ｂが該ダイレクトドライブモータ１４によって回転駆動される。一方、基材ホルダ１０ａは、上端面が閉鎖され下端が開放された円筒形状を有し、中空回転軸１０ｂと中心軸ｃを共有するようにして、その上端が該中空回転軸１０ｂの下端に取り付けられている。基材ホルダ１０ａは、その下端に基材８が実質的に水平な状態で装着可能なように構成されている。基材８は、被成膜面を下方に向けて装着される。
【００３０】
そして、基材支持体１０、センサ支持体１１、軸受け１９、ダイレクトドライブモータ１４、及びケーシング１５が基材回転装置２０を構成しており、この基材回転装置２０おいては、基材支持体１０の下部に配設された基材ホルダ１０ａがダイレクトドライブモータ１４によって回転駆動される。
【００３１】
ケーシング１５の上端には、センサ支持体１１が取り付けられている。センサ支持体１１は、センサ取り付け部１１ａと基部１１ｂとを有している。基部１１ｂは、上端が閉鎖され下端が開放されかつ上部が大径で残りの部分が小径に形成された２段円筒形状を有している。そして、基部１１ｂの段差面がケーシング１５の上端面に当接するようにして、該基部１１ｂが該ケーシング１５に取り付けられ、基部１１ｂの小径部が中空回転軸１０ｂの内孔を隙間を有するようにして挿通している。この基部１１ｂの下端にセンサ取り付け部１１ａが取り付けられている。センサ取り付け部１１ａは、その中心軸（実質的に中空回転軸１０ｂの中心軸ｃに一致する）に対し対称な形状に形成されその下端中央部に光モニタ受光部９が配設されている。光モニタ受光部９はその受光ヘッド９ａが下方を向くように取り付けられている。このような構成により、基材８に形成される膜厚をモニタするための光モニタ受光部９を、真空チャンバＡの気密状態を維持したままその内部に位置せしめることが可能になっている。光モニタ受光部９は基材８の上側に設けられている。すなわち、受光ヘッド９ａが基材８の裏面側を臨むように取り付けられている。この光モニタ受光部９には、後に説明する光モニタ投光部１より投光され、基材８を透過した光を受光することによる電気信号が発生する。そして、光モニタ受光部９に発生する電気信号は、基材８に形成される多重薄膜層の光学膜厚に関する情報を含んでいるため、その電気信号を解析することにより、基材８に形成された多重薄膜層の光学膜厚を測定することができる。なお、光モニタ受光部９に発生する電気信号は、基部１１ｂの内側の信号線１６を経由して真空チャンバＡの外部に導かれ、イオンアシスト蒸着装置１００の制御装置２００に入力され、そこで解析が行われる。
【００３２】
真空チャンバＡの下部には、光モニタ受光部９の受光ヘッド９ａと対向する位置に、光モニタ投光部１が配設されている。この光モニタ投光部１は、投光ヘッド２から、光モニタ受光部９によって検出され得る波長の光を出射する。なお、本実施例におけるイオンアシスト蒸着装置１００では、光モニタ投光部１は真空チャンバＡの底部を貫通するように設置されており、その下端が光モニタ投光部用架台Ｃによって固定されている。
【００３３】
図１に示すように、光モニタ投光部１の右側および左側の所定の位置には、真空チャンバＡの底面からの距離が双方共に略等しくかつ所定の距離を隔てて、二種類の蒸発源３ａ、３ｂがそれぞれ配設されている。これらの蒸発源３ａ、３ｂは、ルツボ５ａ、５ｂと、図示されない電子銃と、図示されない蒸発物質とを備えて構成されている。なお、ルツボ５ａ、５ｂの上部には蒸発物質が置かれており、電子銃から出射された電子ビームは円弧状に曲げられて、この蒸発物質に照射される。
【００３４】
また、蒸発源３ａ、３ｂの各々の上方には、遮蔽板４ａ、４ｂが設けられている。この遮蔽板４ａ、４ｂは、蒸発源３ａ、３ｂの上部から所定の距離を隔て略平行に設けられており、さらに、支柱６ａ、６ｂを回転中心として揺動可能に構成されている。
【００３５】
蒸発源３ａ、３ｂの双方から等しい距離を隔て、さらに光モニタ投光部１から所定の距離を隔てた位置には、イオンガン７が配設されている（図２参照）。このイオンガン７の一方の端部は、真空チャンバＡの底面に固定された固定具８６が有する回動軸８５によって軸支されている。また、イオンガン７には平行移動可能なスライド部材８４が設けられており、このスライド部８４は、連結部材８２が有する回動軸８３によって軸支されている。連結部材８２にはロッド８１が螺合されており、このロッド８１の下端は、真空チャンバＡの底面に固定された回動駆動装置８０に設けられた図示されないサーボモータの回動軸に噛合されている。つまり、イオンガン７は、回動駆動装置８０に配設された図示されないサーボモータが回動することによってロッド８１が回動し、そのロッド８１の回動に応じて連結部材８２が上下方向に移動することにより、回動軸８５を回動中心とする角度Ｘの変角に係る変角動作が可能となるように、真空チャンバＡの底面上の所定の位置に配設されている。なお、回動駆動装置８０に設けられたサーボモータには図示されない信号線が電気的に接続されており、この信号線は所定の方法によって真空チャンバＡの外部に導かれ、イオンアシスト蒸着装置１００の制御装置２００に電気的に接続されている。また、このイオンガン７には、イオンビームを発射するための図示されないグリッド穴が設けられている。また、イオンガン７に隣接するようにして、図示されないニュートライザが配設されている。このニュートライザには電子を発射するための発射口が設けられており、ニュートライザは、その発射口をイオンガン７のグリッド穴の近傍に位置するようにして、イオンガン７に隣接する所定の位置に配設されている。
【００３６】
図２に示すように、真空チャンバＡの上部には、基材回転装置２０に隣接して、電流密度測定装置３０が配設されている。この電流密度測定装置３０は真空チャンバＡの上部に設けられた開口部を通じて該真空チャンバＡの内外に渡るように配設されており、さらに、基材回転装置２０の中空回転軸１０ｂの中心軸ｃと略平行になるように、連結部材によって真空チャンバＡに固定されている。
【００３７】
電流密度測定装置３０は、電流密度センサ７０ｂとアーム２１と回転軸２２と駆動モータ２４とを備えている。電流密度測定装置３０の上部には駆動モータ２４が設けられており、この駆動モータ２４からは回転軸２２が延出している。この回転軸２２の下端には回転軸２２と直角にかつ基材８と略平行になるようにアーム２１が固定されている。そして、アーム２１の先端には電流密度センサ７０ｂが設けられている。この電流密度センサ７０ｂは図示されないセンサヘッドが下方を向くように配設されており、後に説明するイオンガンから発射されるイオンビームの照射強度を電流密度の信号として検出することができるよう構成されている。従って、この電流密度の信号を解析することにより、基材８に照射されるイオンビームの照射強度を測定することができる。電流密度センサ７０ｂを保持するアーム２１は電流密度センサ７０ｂを基材８の下側に位置させ得る長さを有しており、必要に応じて駆動モータ２４により回転軸２２を回転させアーム２１を揺動することにより、電流密度センサ７０ｂは基材８の下側の所定の位置に位置される。なお、電流密度センサ７０ｂから出力される電流密度の信号は、電気信号として回転軸２２の内部に挿通された信号線２３を経由して外部に導かれた後、イオンアシスト蒸着装置１００の制御装置２００に入力される。そして、この制御装置２００により、基材８に照射されるイオンビームの照射強度が測定される。
【００３８】
本実施の形態に係るイオンアシスト蒸着装置１００には、真空チャンバＡおよび制御装置２００の他に、図示されない温度調節装置および真空ポンプが設けられている。温度調節装置は、制御装置２００を操作することにより真空チャンバＡの内部の温度を調節することができるよう構成されている。また、真空ポンプは、図示されない配管を介して真空チャンバＡと接続されており、真空チャンバＡの内部の気体を排出することによってその内部を所定の圧力に調整できるよう構成されている。なお、イオンアシスト蒸着装置１００を駆動するための全ての装置等は、所定の接続手段によって制御装置２００に電気的に接続されている。つまり、基材８の蒸着面上における多重薄膜層の成膜は、イオンアシスト蒸着装置１００およびイオンアシスト蒸着装置１００を作動させるための他の装置等と、制御装置２００とが電気信号等による所定の通信を行うことによって実施される。
【００３９】
次に、以上のように構成されたイオンアシスト蒸着装置１００の動作（イオンアシスト蒸着方法）について説明する。
【００４０】
図４は、図１および図２に示したイオンアシスト蒸着装置１００の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、基材の蒸着面上に成膜する多重薄膜層の層数を１０１層と仮定して説明する。
【００４１】
イオンアシスト蒸着装置１００を用いて基材８の蒸着面上に多重薄膜層を成膜する際には、まず、イオンガン７から発射するイオンビームの発射条件を設定する。（ステップＳ１）。この作業は、例えばイオンアシスト蒸着装置１００を操作する作業者が行う。このイオンビームの発射条件の設定は、ここでは、イオンビームの発射強度と発射角度との調整によって実施される。なお、イオンビームの発射強度の調整は、ビーム電圧、ビーム電流および加速電圧等の調整によって実施される。また、イオンビームの発射角度（図２における角度Ｘ）の調整は、イオンガン７の設置角度（図２における角度Ｙ）が調整されることによって実施される。イオンビームの発射条件を設定する際には、図５に示すような電流密度測定用治具６０が用いられる。この電流密度測定用治具６０は、所定数の電流密度センサ７０ａが、基材８と略同一寸法とされた測定治具用基板８の一方の主面に、その中心点で直交する直線状に等間隔配列されてなるものである。電流密度センサ７０ａは、ここではファラデーカップであり、これは、イオンビームの照射強度の強弱を電流密度の変化として測定するセンサである。このように構成された電流密度測定用治具６０を用いることによって、イオンガン７から発射されるイオンビームの、基材８の蒸着面上における照射条件に係る情報が得られるようになる。従って、イオンビームの発射条件の設定が可能になる。
【００４２】
イオンガン７から発射するイオンビームの発射条件を設定するために、電流密度測定用治具６０を、電流密度センサ７０ａが蒸発源３ａおよび３ｂの方向に向くようにして基材ホルダ１０ａに装着する。また、電流密度測定用治具６０の電流密度センサ７０ａに接続されている図示されない複数の信号線を所定の手段によって真空チャンバＡの外部に引き出し、その複数の信号線を制御装置２００に接続する。その後、真空ポンプを作動させることによって真空チャンバＡの内部から気体を排出し、真空チャンバＡの内部の圧力を低下させる。次いで、基材ホルダ１０ａの方向にイオンガン７からイオンビームを発射して、イオンガン７のイオンビームの発射条件が所定の照射条件となるように調整する。このとき、イオンビームの発射条件の調整を、真空チャンバＡの内部の空間に拡散される蒸発源から蒸発した蒸発材料の種類に応じて予め設定されている真空チャンバＡ内のそれぞれの圧力において実施する。イオンビームの発射条件の調整がそれぞれの圧力下で行われることによって、蒸発材料の種類に応じた最適なイオンビームの発射条件がそれぞれ求まることになる。そして、その求められたそれぞれの発射条件に係る情報は、イオンアシスト蒸着装置の制御装置２００に設置された記憶装置によって記憶される。また、蒸発材料の種類に応じた最適なイオンビームの発射条件がそれぞれ求まった際には、その最適条件とされたイオンビームを発射させたまま、電流密度測定装置３０のアーム２１を揺動させることによって、電流密度センサ７０ｂを電流密度測定治具６０の下側に位置させる。具体的には、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、電流密度測定用治具６０の下側において、電流密度測定用治具６０に配設されている電流密度センサ７０ａのそれぞれに対して相対的に規定される所定の位置に、電流密度測定装置３０の電流密度センサ７０ｂを位置させる。この所定の位置は、電流密度センサ７０ｂが電流密度測定用治具６０の電流密度センサ７０ａと重ならないような、測定治具用基板６０ａの半径上の位置である。そして、蒸発源の種類に応じて最適条件となるよう調整されたイオンビームの電流密度測定用治具６０上の一点における照射強度を、電流密度センサ７０ｂによって測定する。このように、蒸発源の種類に応じた最適なイオンビームの発射条件が求められた際の、そのイオンビームの電流密度測定用治具６０上の一点における照射強度が電流密度測定装置３０により同時に測定されることによって、蒸発材料毎に設定された最適なイオンビームの発射条件と、電流密度測定装置３０が有する電流密度センサ７０ｂで測定されるイオンビームの照射強度とが相互に関連付けされることになる。つまり、電流密度測定装置３０の電流密度センサ７０ｂを用いてイオンビームの照射強度を測定することによって、基材８の蒸着面上におけるイオンビームの照射条件が蒸発材料の種類に応じた最適条件とされているか否かを推定または判断することが可能になる。なお、電流密度センサ７０ｂを用いることによって得られたイオンビームの最適発射条件に係る情報は、イオンアシスト蒸着装置の制御装置２００に設置された記憶装置によって記憶される。以上のようにしてイオンビームの最適発射条件に係る情報が得られた後、真空チャンバＡの内部を常圧の状態に戻す。また、基材ホルダ１０ａから電流密度測定用治具６０を取り外す。
【００４３】
それぞれの蒸発材料の種類に応じた最適なイオンビームの発射条件が調整および記憶された後、多重薄膜層を形成するための基板となる基材８を基材ホルダ１０ａに装着する。なお、基材８が基材ホルダ１０ａに装着された後は、イオンアシスト蒸着装置１００の動作は制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、再び真空ポンプを作動させることによって真空チャンバＡの内部から気体が排出し、真空チャンバＡの内部の空間を、ここでは蒸発源３ａに応じた所定の圧力となるように調整する。チャンバＡの内部の空間が蒸発源３ａに応じた所定の圧力に調整された後、図示されない温度調節装置によって真空チャンバＡ内の空間の温度を所定の温度になるように調整する。その調整が完了した後、ダイレクトドライブモータ１４を作動させ基材ホルダ１０ａを回転させることによって、基材８を一定の回転数で回転させる。なお、この操作は、蒸発源３ａおよび３ｂから蒸発した蒸発材料が蒸発源３ａおよび３ｂへの電子ビームの照射位置からの距離に依存する分布形態に応じて拡散されるため、基材８の蒸着面上における蒸発材料の蒸着をその蒸着面内において均一にするためである。そして、二つの蒸発源３ａおよび３ｂに電子銃から発射される電子ビームを照射して加熱し、それらの蒸発源から蒸発材料を蒸発させることによって、基材８の蒸着面上への多重薄膜層の成膜を開始する。ここでは、蒸発源３ａから蒸発する蒸発材料のみを基材８の蒸着面上に蒸着させるため、遮蔽板４ｂを蒸発源３ｂの上方を覆うように駆動しかつ蒸発源３ａの上方より遮蔽板４ａを退避させるように駆動することによって、真空チャンバＡの内部の空間に蒸発源３ａから蒸発する蒸発材料のみを拡散させ、蒸発源３ａから蒸発する蒸発材料からなる薄膜を成膜する（ステップＳ２）。この操作によって、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料は真空チャンバＡの内部の空間に拡散する。その結果、基材８の蒸着面の表面には蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料のみが蒸着するようになる。
【００４４】
ここで、基材８の蒸着面上に所定の光学特性を有する蒸発源３ａからなる薄膜を成膜するためには、上記蒸着過程においてイオンガン７とニュートライザとを作動させて酸素イオンと電子とから酸素分子を形成し、その酸素分子を基材８の蒸着面上に、前記ステップ１で得られた、蒸発源３ａに対応する最適なイオンビームの発射条件（発射強度および発射角度）で照射する。酸素分子を基材８の蒸着面上に照射する理由は、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料は電界等の作用を特に受けずに基材８の蒸着面の表面に自然に析出することにより蒸着していくため、そのようにして得られる薄膜の緻密性は低く、従って所定の光学特性が得られないからである。なお、多重薄膜層を構成する各薄膜が所定の光学特性を有さない場合には、完成体である分光フィルタに要求される挿入損失、パスバンド、屈折率等の分光特性を満足することができないという問題が発生する。そこで、蒸着中において酸素原子を基材８の蒸着面上に所定の条件で照射すると、物理的に押し固められ緻密な状態とされた所定の光学特性を有する薄膜が得られるようになる。なお、イオンガン７から発射される酸素イオンをニュートライザから発射される電子と結合させて酸素分子を形成する理由は、ニュートライザを作動させずに電荷をもつ状態の酸素イオンを基材８の蒸着面上に直接照射すると、基材８の蒸着面上に電荷が蓄積し、その電荷によって異常放電が発生し、成膜途中にあるここでは蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜を破壊するという問題が生じるからである。そこで、本発明に係るイオンアシスト蒸着装置１００では、イオンガン７から発射される酸素イオンをニュートライザから発射される電子と結合させて酸素分子を得て、この酸素分子を基材８の蒸着面の表面に照射することにより、所定の光学特性を有する薄膜を得ることとしている。なお、上記の成膜工程においては、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜は、その成膜進度が光モニタ受光部９によって監視されながら成膜が行われる。そして、光モニタ受光部９から出力される信号に基づいて、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達したか否かの判定が制御装置２００において行われる（ステップＳ３）。蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達していない場合には、ステップ２において行われている成膜を継続して実施する。また、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達したことが確認された場合には、制御装置２００において、光モニタ受光部９からの出力信号に基づいて成膜完了の認識信号が生成されると共に、多重薄膜層の形成を続行するか否かの判定（多重薄膜層の層数が１０１層に達したか否かの判定）が行われる（ステップＳ４）。なお、ここでは、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる第一層目の薄膜の成膜が完了したことになるので、ステップＳ４における判定はＮＯ判定となり、成膜工程は次工程へと進む。
【００４５】
蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達したことが認識された後、制御装置２００は、その薄膜の成膜を停止すると共に、真空チャンバＡ内の空間の圧力を変更する（ステップＳ５）。ここでは、次に基材８の蒸着面上に蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜を成膜することになるので、真空チャンバＡ内の空間の圧力は、蒸発源３ｂに応じた所定の圧力になるように調整される。
【００４６】
真空チャンバＡの内部の空間が蒸発源３ｂに応じた所定の圧力に調整された後、真空チャンバＡの内部に配設されたイオンガン７から発射されるイオンビームの発射条件は、前記ステップＳ１によって得られた、蒸発源３ｂに応じた最適なイオンビームの発射条件（発射強度および発射角度）になるように自動的に調整される。この自動的な調整は、制御装置２００において光モニタ受光部９からの出力信号に基づいて成膜完了が認識された際に生成された認識信号をトリガーとして制御装置２００によって自動的に実施される。イオンビームの発射角度の調整は、イオンガンの設置角度（図２における角度Ｙ）の調整によって行われる（ステップＳ６）。このイオンガンの設置角度の調整は、真空チャンバＡの内部に配設された回転駆動装置８０が制御装置２００により制御されることによってロッド８１が回動され、その回動に応じて連結部材８２が上下方向に移動し、その連結部材８２の上下移動に応じてイオンガン７の法線と中心軸ｃとがなす角度Ｘが調整されるようにして行われる。
【００４７】
真空チャンバＡの内部に配設されたイオンガン７の設置角度が所定の発射角度となるように調整された後、基材８に向けてイオンガン７からイオンビームを発射する。このとき、イオンガン７からのイオンビームの発射は継続して行うが、ニュートライザからの電子の発射は停止する。そして、電流密度測定装置３０の駆動モータ２４を回転させアーム２１を揺動させることによって、前記の如く規定された所定の位置に、電流密度測定装置３０の電流密度センサ７０ｂを位置させる。そして、イオンガン７から発射されるイオンビームの照射強度を測定する（ステップＳ７）。ここで、その測定された照射強度が、前記ステップＳ１において測定された、蒸発源３ｂに応じた最適なイオンビームの照射条件における照射強度と同一であるか否かの判定が制御装置２００において行われる（ステップＳ８）。この場合、イオンアシスト蒸着装置１００を立ち上げる際のステップＳ１において、蒸発材料の種類に応じた最適なイオンビームの発射条件と、電流密度測定装置３０の電流密度センサ７０ｂにより測定された照射強度とが対応しているので、電流密度測定装置３０により測定される照射強度がステップ１において測定された照射強度と比べて変化している場合は、基材８の蒸着面上へのイオンビームの照射条件に変化があると推定または判断することが可能である。従って、このステップＳ８において電流密度測定装置３０により測定される照射強度が当初の値と異なる場合には、この照射強度を、イオンアシスト蒸着装置１００を立ち上げる際に測定された当初の照射強度と同一になるようにイオンガン７の設置角度を調整することにより、基材８の蒸着面上へのイオンビームの照射条件を、最適な照射条件に補正することができる。なお、このとき、イオンビームの発射強度の微調整（ビーム電圧、ビーム電流および加速電圧等の微調整）を行っても良い。そして、ステップＳ８においてイオンビームの照射条件が蒸発源３ｂに応じた所定の照射条件となっていることが制御装置２００において確認された場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、電流密度測定装置３０の駆動モータ２４を回転させてアーム２１を揺動させ、電流密度センサ７０ｂを図示されない遮蔽カバーの上側に移動させる。反対に、イオンビームの照射条件が蒸発源３ｂに応じた所定の照射条件と異なっていることが確認された場合には、照射条件の差違が無くなるまで、イオンガンの設置角度の再調整を繰り返し行う（ステップＳ８でＮＯ）。
【００４８】
ステップＳ８によってイオンビームの照射条件が蒸発源３ｂに応じた所定の照射条件となっていることが確認された場合、成膜の種別に関する判定が制御装置２００において行われる（ステップＳ９）。なお、ここでは、次に蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜を基材８の蒸着面上に成膜するので、ステップＳ９での判定はＹＥＳとなる。
【００４９】
その後、真空チャンバＡの内部の空間への蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料の拡散を、蒸発源３ａを用いる成膜の場合と同様にして開始し、さらに、再びニュートライザから電子を放射して、基材８の蒸着面上への蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜の成膜を開始する（ステップＳ１０）。そして、前記蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜を成膜する場合と同様にして、光モニタ受光部９から出力される信号に基づいて、蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達したか否かの判定が制御装置２００において行われる（ステップＳ１１）。蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達したことが確認された場合には、真空チャンバＡ内の空間の圧力は蒸発源３ａに応じた所定の圧力となるように再び変更される。また、イオンガン７の設置角度についても同様にして調整される。そして、再び蒸発源３ａから蒸発する蒸発材料からなる薄膜の成膜を開始する。なお、蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜が所定の光学膜厚に達していない場合には、ステップ１０において行われている成膜を、その薄膜が所定の光学膜厚に達するまで継続して実施する。このようにして、蒸発源３ａから蒸発した蒸発材料からなる薄膜と、蒸発源３ｂから蒸発した蒸発材料からなる薄膜とが基材８の蒸着面上において交互に成膜され、それらの薄膜によって構成される多重薄膜層が所定の層数（ここでは、１０１層）に達したことが制御装置２００において確認された場合、基材８の蒸着面上における多重薄膜層の成膜を終了する（ステップＳ４でＹＥＳ）。
【００５０】
本発明の実施の形態では、制御装置２００の動作によって真空チャンバＡ内の空間の圧力が蒸発材料の種類に応じて変更される毎に、イオンガン７の設置角度も蒸発材料の種類に応じて自動的に変更される。つまり、蒸発材料の種類に応じてイオンビームの発射角度を変更しながら、常に最適なイオンビームの発射条件とされた状況下で多重薄膜層の成膜を行う。ここで、イオンガン７が上述したようにして制御されることによって得られる効果について、図３を用いて概念的に詳細に説明する。
【００５１】
図３は、本発明の実施の形態におけるイオンビームの照射分布の一方向からの分布状態を概念的に示す模式図である。なお、図３（ａ）は、成膜工程においてイオンガン７の設置角度が真空チャンバＡ内の空間を拡散する蒸発材料の種類に応じて調整されない場合の、蒸発材料毎の基材８上のイオンビームの照射分布を概念的に示している。一方、図３（ｂ）は、イオンガン７の設置角度が真空チャンバＡ内の空間を拡散する蒸発材料の種類に応じて調整される場合の、蒸発材料毎の基材８上のイオンビームの照射分布を概念的に示している。また、照射強度Ｐｏは、多重薄膜層を構成する各薄膜が所定の光学特性を有するために最低限必要なイオンビームの照射強度を表している。今、一方の蒸発源から蒸発した蒸発材料が真空チャンバＡの内部の空間を拡散している場合のイオンビームの照射分布を、図３（ａ）の曲線ａに示すように、ここでは左右対称とされた照射分布と仮定する。このとき、イオンガン７の設置角度が蒸発材料の種類に応じて調整されない場合、他方の蒸発源から蒸発した蒸発材料が真空チャンバＡの内部の空間を拡散している場合のイオンビームの照射分布は、図３（ａ）の曲線ｂに示すように、曲線ａとは異なった照射分布となる。つまり、蒸発源から蒸発する蒸発材料の真空チャンバＡの内部に拡散される種類が切り換えられる毎に、基材８の蒸着面上におけるイオンビームの照射条件は変化することを表している。そして、図３（ａ）に示したような場合、基材８の蒸着面上において所定の照射強度（Ｐｏ）以上の照射強度のイオンビームが照射される照射幅はＷ１である。一方、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態において示したように真空チャンバＡの内部に拡散される蒸発材料の種類に応じてイオンガン７の設置角度が調整されることによって、基材８の蒸着面上におけるイオンビームの照射分布は蒸発材料の種類に関わらず成膜工程において略同一となる。そして、この場合には、基材８の蒸着面上において所定の照射強度（Ｐｏ）以上の照射強度のイオンビームが照射される照射幅はＷ２となり、照射幅Ｗ１よりも幅広い領域において所定の照射強度（Ｐｏ）以上の照射強度のイオンビームが照射されることになる。その結果、多重薄膜層を構成するための二つの蒸発源３ａおよび３ｂから蒸発する蒸発材料からなる各薄膜の光学特性は、基材８の幅広い領域において所定の光学特性となる。従って、所定の光学特性を有する分光フィルタを一枚の基材８から歩留まり良く得ることができるようになるという効果が得られる。
【００５２】
なお、以上の説明では、回転駆動装置８０の内部に配設される回動手段としてサーボモータを用いた例を示しているが、ステッピングモータ等の他の回動手段を用いても良い。また、回動手段を用いず、エアーシリンダまたはオイルシリンダ等の駆動手段によって連結部材８２の上下移動を直接的に操作するような構成としても良い。また、以上の説明では、イオンアシスト蒸着装置１００についての例を挙げて説明したが、イオンプレーティング等により成膜する装置であっても、さらに他の方法が採用される装置であっても、本発明を実施または応用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は以上に述べたような形態で実施され、所定の分光特性を有する高品質の光多重通信用分光フィルタを一枚の基材から歩留まり良く得ることが可能なイオンアシスト蒸着方法および装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るイオンアシスト蒸着装置の正面視断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るイオンアシスト蒸着装置の側面視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る効果を概念的に説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るイオンアシスト蒸着装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】イオンビームの照射条件を設定するために用いられる電流密度測定用治具の構成を表す概念図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【図６】イオンビームの照射条件を設定する際の電流密度測定用治具と電流密度測定装置との配置関係を表す概念図であって、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１    光モニタ投光部
２    投光ヘッド
３ａ  蒸発源
３ｂ  蒸発源
４ａ  遮蔽板
４ｂ  遮蔽板
５ａ  ルツボ
５ｂ  ルツボ
６ａ  支柱
６ｂ  支柱
７    イオンガン
８    基材
９    光モニタ受光部
９ａ  受光ヘッド
１０    基材支持体
１０ａ  基材ホルダ
１０ｂ  中空回転軸
１１    センサ支持体
１１ａ    センサ取り付け部
１１ｂ  基部
１２    連結部材
１４    ダイレクトドライブモータ
１５    ケーシング
１６    信号線
１９    軸受け
２０    基材回転装置
２１    アーム
２２    回転軸
２３    信号線
２４    駆動モータ
３０    電流密度測定装置
５０ａ  開口部
６０    電流密度測定用治具
６０ａ  測定治具用基板
７０ａ  電流密度センサ
７０ｂ  電流密度センサ
８０    回転駆動装置
８１    ロッド
８２    連結部材
８３    回転軸
８４    スライド部材
８５    回動軸
８６    固定具
１００  イオンアシスト蒸着装置
２００  制御装置
Ａ      真空チャンバ
Ｂ      設置用架台
Ｃ      光モニタ投光部用架台
Ｄ      真空チャンバ用架台
Ｅ      縦フレーム
ｃ      中心軸
【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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