(57)【要約】【課題】多層膜光学フィルター形成装置内の蒸発速度分布を制御する方法を提供し、これにより一度の成膜で形成できる多層膜光学フィルターの収量を増大させる。【解決手段】複数の誘電体多層膜を蒸着する多層膜光学フィルターの形成装置であって、原料の蒸着速度分布をフィードバックし、蒸着源の電子銃を制御するように、多層膜光学フィルター形成装置を構成する。前記蒸着速度分布を複数の膜厚モニターを用いて計測することが望ましい。特に、基板上に複数の誘電体多層膜を蒸着する多層膜光学フィルターの形成装置であって、基板周方向に複数個の膜厚モニターを設置し、前記複数個の膜厚モニターによって蒸着速度分布を把握し、フィードバックして蒸着源を制御することを特徴とする。【選択図】　　　　図２
2004061810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体多層膜を蒸着する多層膜光学フィルターの形成装置であって、原料の蒸着速度分布をフィードバックし、蒸着源の電子銃を制御することを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項２】
請求項１の多層膜光学フィルター形成装置であって、前記蒸着速度分布を複数の膜厚モニターを用いて計測することを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項３】
基板上に複数の誘電体多層膜を蒸着する多層膜光学フィルターの形成装置であって、基板周方向に複数個の膜厚モニターを設置し、前記複数個の膜厚モニターによって蒸着速度分布を把握し、フィードバックして蒸着源を制御することを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の多層膜光学フィルター形成装置であって、前記膜厚モニターが水晶式膜厚モニターであることを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、前記膜厚モニターが２式もしくは４式設置されていることを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項６】
請求項１または２のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、電子銃において、電子線の電流制御、電子線の位置制御、電子線のスキャン形状制御を行うことを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、前記蒸着源は原料がリング状であり、リング状の原料が回転することにより照射される電子線の位置が時間とともに変化することを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、光学式膜厚モニターを備え、前記光学式膜厚モニターのモニター位置が回転基板の回転中心から離れた位置にあることを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、使用する原料の一つが酸化シリコンであることを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置。
【請求項１０】
基板上に複数の誘電体多層膜を有する多層膜光学フィルターの製造方法であって、基板周方向に設置した複数個の膜厚モニターによって蒸着速度分布を把握し、フィードバックして蒸着源を制御することを特徴とする多層膜光学フィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システム等で使用される誘電体多層膜光学フィルターの形成装置、さらに詳しくは電子銃を用いた形成装置の蒸着速度分布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の高速通信網の整備にともなって、高速で大量の情報が伝送されるようになってきた。これを可能にする方法の一つとして波長多重光通信システム（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の開発が盛んに行われている。この波長多重光通信システムでは１本のグラスファイバーに複数の波長の光信号を重ねて伝送するものであり、このためにはグラスファイバーの前後に光合分波器を接続することが必要になる。本発明の誘電体多層膜光学フィルターは光合分波器を構成する狭帯域フィルター（ＮＢＰＦ：Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）を始め、光通信システムで使用される種々の光学フィルターとして使用されるものである。これらの多層膜光学フィルターはガラス基板上に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互に積層することにより数十層から二百層に及ぶ多層膜を形成し、その膜厚は数十μｍに達する。この多層膜光学フィルターの構造例としては特開平１０−１９７７２１号公報に記載されている。基本的な多層膜光学フィルターは所望のセンター波長をもたせるために、光学膜厚がセンター波長の１／４波長の高屈折率誘電体層と、光学膜厚が１／４波長の低屈折率誘電体層を交互に積層したミラー層、および光学膜厚がセンター波長の１／２波長もしくはその整数倍のスペーサー層、および成膜基板、および反射防止膜から構成される。
【０００３】
多層膜光学フィルターを構成する各層の膜は１／１０，０００から１／１００，０００の膜厚精度が要求され、これらの層の膜厚や組合わせを多層膜光学フィルターの仕様に合せて調整することにより所望のセンター波長や急峻な裾野を持つ多層膜光学フィルターを作製することができる。一般に多層膜光学フィルターを用いた光合分波器は特開平１１−３３７７６５号公報に記載されているように、異なるセンター波長を持つ多層膜光学フィルターを複数個組合わせることにより作製する。このとき、現在主流になっている１００ＧＨｚの光合分波器では波長間隔が０．８ｎｍずつ異なる多層膜光学フィルターを複数個使用する。
【０００４】
所望のセンター波長を持つ多層膜光学フィルターの一般的な作製方法は所望の波長の光を成膜中の基板に透過させ、透過光量をモニターしながら膜厚を判定して蒸着原料を交換しながら多層膜を形成する。このとき、透過光量は膜厚増加に伴って増減を繰り返すことが知られており、光量の増減は光学膜厚が１／４波長毎に生ずる。例えば、特開昭６１−２９６３０５号公報には光学式の膜厚モニターに関する記載があり、２種類の波長の片側の透過率または反射率がピークを越えたとき蒸発を停止する方法が開示されている。これにより、１／４波長の光学膜厚を持つ膜を成膜することが可能になる。また、他の方法としては、光量のピークを予想するカーブフィッティングのソフトウエアを用いて正確にピークを検出し、成膜材料の切り替えを行うものも提案されている。
【０００５】
一般的な誘電体多層膜の成膜方法にはイオンアシスト蒸着法が採用されている。イオンアシスト蒸着法では前述の誘電体多層膜を構成する高屈折率材料および低屈折率材料をＥＢガン（電子銃）を用いて交互に蒸発させ、上記基板に成膜させる。このとき、同時にイオンガンを用いて酸素もしくはアルゴンと酸素の混合イオンを基板に照射し、蒸着粒子が基板上をマイグレーションすることを助ける。これにより、柱状組織になりやすい多層膜を充填密度の高い多層膜に改善することができる。成膜設備は可能な限り膜厚分布を良くした設計になっているが、前述したように、多層膜光学フィルターを構成する各層の膜は１／１０，０００から１／１００，０００の膜厚精度が要求されるため、成膜基板の全面に亘って所望のセンター波長、パスバンド、挿入損失等をもつ多層膜光学フィルターを作製することはできない。通常は基板の中央もしくは外周に沿った基板上の一部の領域から所望の多層膜光学フィルターを得ることができる。さらに、一般的には成膜時は肉厚の厚いガラス基板を用いるが、成膜後に切断、研磨作業を行うことにより標準的な多層膜光学フィルターの寸法である１．４×１．４×１．０ｍｍに仕上げることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法で多層膜光学フィルターを作製する場合、膜厚精度が厳しいため、基板の一部しか活用できない。さらに、成膜中の膜厚は光量モニターにより常時計測され、蒸着原料の切り替えにフィードバックされ、蒸着速度は上記光量モニターとは別に水晶式膜厚モニターを用いて計測され、電子銃のエミッション電流にフィードバックされて所望の蒸着速度で成膜を行うことができる。しかし、成膜中の膜厚分布を詳細に調査した結果、膜厚分布は時々刻々と変化していることが明らかになった。このことは取りも直さず、成膜中に蒸着速度の分布が変化していることを意味する。
【０００７】
蒸着速度分布が成膜中に変化する原因を究明した結果、原料を蒸発させるにしたがって、成膜開始時の原料の形状が次第に変化することが明らかになった。原料の形状の変化は特に昇華性の原料の場合に顕著であり、例えばＳｉＯ２では最初平坦であつた原料表面が成膜時間とともに蒸発により消耗し、最終的には傾いた原料表面になることもしばしば生じた。傾いた原料表面からは傾いた方向に原料が蒸発するため、蒸着速度分布が刻々と変化することになる。一方、Ｔａ２Ｏ５のような溶融性の原料の場合は溶融表面が重力もしくは表面張力で概ね水平に保たれるため、原料は消耗してもその表面形状を大きく変化させることはなかった。
【０００８】
光学式膜厚モニターを用いることにより、基板上のモニター位置における膜厚は正確に計測することができ、所望の特性をもつ多層膜光学フィルターを作製することが可能になるが、基板上でも光学式膜厚モニターの測定位置以外の場所では所望の特性をもつ多層膜光学フィルターを作製することはできなかった。通常は基板上の光学式膜厚モニターが設置されている半径位置から数ｍｍ離れると、もはや所望の特性をもつフィルターを得ることは困難であった。このとき、光学特性の劣化はセンター波長のシフトだけに留まらず、挿入損失、パスバンド、リップルにまで及んだ。このことは数十層から二百層に及ぶ多層膜全層の膜厚が半径により均一に変化しているのではなく、厚さ方向に不均一に変化していることを示す。また、膜厚方向の不均一な変化は蒸着速度分布の経時変化に基づくことは明らかである。
【０００９】
したがって、本発明は多層膜光学フィルター形成装置内の蒸発速度分布を制御する方法を提供し、これにより一度の成膜で形成できる多層膜光学フィルターの収量を増大させた多層膜光学フィルター形成装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは多層膜光学フィルター形成装置および多層膜光学フィルターの製造方法に関して、詳細な検討を行った結果、一度の成膜において製造できる多層膜光学フィルターの収量が、成膜中の原料の蒸着速度分布を計測し、これをフィードバックして蒸着源の電子銃を制御することにより大幅に増加することを明らかにした。また、このためには蒸着速度分布を複数の膜厚モニターを用いて計測することが望ましいことを明らかにした。
【００１１】
したがって、本発明は多層膜光学フィルターの形成装置において、原料の蒸着速度分布をフィードバックし、蒸着源の電子銃を制御することにより蒸着速度分布を制御した多層膜光学フィルター形成装置を提供する。また、蒸着速度分布を複数の膜厚モニターを用いて計測することを特徴とした多層膜光学フィルター形成装置を提供する。さらに、膜厚モニターが水晶式膜厚モニターであることを特徴とする多層膜光学フィルター形成装置を提供する。電子銃においては、電子線の電流値、電子線の平均的位置、電子線のスキャン形状を制御することが望ましい。
【００１２】
本発明の方法を用いた結果、蒸発による原料の表面形状変化に基づく蒸着速度分布の変化だけでなく、イオンガンから照射されるイオン電流密度の経時変化に基づく蒸着速度分布の変化や真空チャンバー内のガス圧変動に基づく蒸着速度分布の変化も併せて制御可能になる。この結果、従来は光学式モニター位置近傍の狭い領域だけが有効領域であり、有効領域からはずれるとセンター波長、挿入損失、パスバンド、リップル等が仕様を満足しなかったが、本発明によりセンター波長は多少シフトしても挿入損失、パスバンド、リップル等の劣化は減少し、有効領域を拡大することができた。したがって、生産性の良い多層膜光学フィルター形成装置を開発することができた。
【００１３】
［１］　本発明の多層膜光学フィルター形成装置は、複数の誘電体多層膜を蒸着する多層膜光学フィルターの形成装置であって、原料の蒸着速度分布をフィードバックし、蒸着源の電子銃を制御することを特徴とする。
ここで、“蒸着速度分布”とは、単位時間当たりに成膜される膜厚の分布に相当する。すなわち、誘電体多層膜の成膜速度が基板を含む平面上で一様でない分布であれば、その分布状態に基づいて、分布が均一となるように蒸着源の蒸発状態を変えていく。
［２］　上記［１］の多層膜光学フィルター形成装置は、前記蒸着速度分布を複数の膜厚モニターを用いて計測することを特徴とする。
【００１４】
［３］　本発明の他の多層膜光学フィルター形成装置は、基板上に複数の誘電体多層膜を蒸着する多層膜光学フィルターの形成装置であって、基板周方向に複数個の膜厚モニターを設置し、前記複数個の膜厚モニターによって蒸着速度分布を把握し、フィードバックして蒸着源を制御することを特徴とする。
“基板周方向に設置”とは、基板の周囲に沿って配置することや、膜厚モニターの配置が基板の回転中心に対して対称に配置されていることを含む。
【００１５】
［４］　上記［２］又は［３］に記載の多層膜光学フィルター形成装置であって、前記膜厚モニターが水晶式膜厚モニターであることを特徴とする。
【００１６】
［５］　上記［２］、［３］、［４］のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、前記膜厚モニターが２式もしくは４式設置されていることを特徴とする。
膜厚モニターを偶数個設けて、誘電体多層膜を蒸着する基板の周囲に対称に配置すると、基板中心からみて対称に配置した膜厚モニター同士では、得られる蒸着速度データやそれらの分布について、共通するパラメータによる比較・分析がし易くなるというメリットがある。
【００１７】
［６］　上記［１］又は［２］のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、電子銃において、電子線の電流制御、電子線の位置制御、電子線のスキャン形状制御を行うことを特徴とする。
これらの制御によって、蒸着源における原料を均一に蒸発させ、原料の表面状態を平らにした状態で蒸着を続けることが望ましい。すなわち、原料の断面を見たときに、原料表面が回転基板の表面と平行になるようにする。
【００１８】
［７］　上記［１］乃至［６］のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、前記蒸着源は原料がリング状であり、リング状の原料が回転することにより照射される電子線の位置が時間とともに変化することを特徴とする。
電子銃の制御だけでなく、原料を載せたリング状のハース自体を回転させたり、その回転速度を変えることにより、更に精密に蒸着速度分布の制御を行なうことが可能となる。
【００１９】
［８］　上記［１］乃至［７］のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、光学式膜厚モニターを備え、前記光学式膜厚モニターのモニター位置が回転基板の回転中心から離れた位置にあることを特徴とする。
本発明は、回転基板上で所定の円周近傍にて有効領域の幅を広げることにより、多層膜光学フィルターの取れ数を増大させることができる。したがって、モニター位置を基板の回転中心ではない位置とする。
【００２０】
［９］　上記［１］乃至［８］のいずれかの多層膜光学フィルター形成装置であって、使用する原料の一つが酸化シリコン（ＳｉＯ２）であることを特徴とする。
なお、本発明の多層膜光学フィルター形成装置にて、紫外線に係る用途に供する多層膜を形成する場合、使用する原料の一つをフッ化化合物で構成することができる。
【００２１】
［１０］　本発明の多層膜光学フィルターの製造方法は、基板上に複数の誘電体多層膜を有する多層膜光学フィルターの製造方法であって、基板周方向に設置した複数個の膜厚モニターによって蒸着速度分布を把握し、フィードバックして蒸着源を制御することを特徴とする。
ここで、“蒸着源を制御する”とは、蒸着原料を保持するリング状のハースの回転速度を変えたり、原料を蒸発させるための電子銃を制御することにより、蒸発粒子の蒸発状態を制御し、蒸着速度分布を均一化すること等を含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例に基づき詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
（実施例１）　　多層膜光学フィルターは次の工程で製造した。裏面に反射防止膜４を形成した板厚が１０ｍｍの洗浄ガラス基板を成膜基板３として成膜装置に装填し、真空度を６．７×１０−４Ｐａ（≒約５×１０−６Ｔｏｒｒ）以下に排気した後、成膜を開始した。ガラス基板の板厚は、例えば７−１０ｍｍの範囲内のものを用いることができる。本実施例で作製した多層膜光学フィルターは図１に示すＤＷＤＭ用狭帯域フィルター（ＮＢＰＦ）であり、その基本構造はミラーになる１／４波長積層体１と、スペーサーになる１／２波長もしくはその整数倍層２を積層数＝１００層で積層した。なお、積層数は数十層から百数十層の範囲で変えることができる。
【００２３】
ここで、ミラーになる１／４波長積層体１はＴａ酸化物（Ｔａ２Ｏ５）もしくはＮｂ酸化物（Ｎｂ２Ｏ５）からなる光学膜厚が１／４波長の高屈折率誘電体層と、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２）からなる光学膜厚が１／４波長の低屈折率誘電体層を交互に積層した構造である。また、スペーサーになる１／２波長もしくはその整数倍層２はＳｉ酸化物からなる光学膜厚が１／２波長もしくはその整数倍の低屈折率誘電体層、あるいはＴａ酸化物もしくはＮｂ酸化物からなる光学膜厚が１／２波長もしくはその整数倍の高屈折率誘電体層である。なお、図１の断面図は、連続した積層回数が多いため、途中の積層状態の図示を省略した。
【００２４】
誘電体多層膜の成膜には、多層膜光学フィルター形成装置として、図２の断面図に示すイオンアシスト蒸着装置を用いた。イオンアシスト蒸着装置では、チャンバー２３内で前述の誘電体多層膜を構成する高屈折率材料および低屈折率材料をリング状の蒸着源ハース６内に装填し、電子銃５から電子線を照射することにより両原料を交互に蒸発させ、蒸着源シャッター７と基板シャッター９を開き、ガラス基板８に成膜させた。このとき、同時にアシスト用のイオンガン１２を用いて酸素イオンもしくはアルゴンと酸素の混合イオンをガラス基板８に照射し、蒸着粒子がガラス基板８上をマイグレーションすることを助けた。これにより、柱状組織になりやすい多層膜を充填密度の高い多層膜に改善することができた。本実施例ではイオンガン１２の加速電圧を５００〜９００Ｖとし、均一で充填密度の高い多層膜光学フィルター膜を得ることができた。
【００２５】
図２では、電子線の軌道を太い点線で表し、原料の蒸発する向きを細い点線で表した。ガラス基板８を保持する部材は、高速基板回転モーター１１により回転させた。誘電体多層膜を構成する各々の誘電体膜の厚さは、水晶式膜厚モニターで測定した。ガラス基板８上に形成された多層膜の厚さは、光学式膜厚モニター投光部１３から照射された光を、多層膜を成膜したガラス基板を透過させ、透過光を光学式膜厚モニター受光部１４で受けることにより、測定した。
【００２６】
図３は、多層膜光学フィルター形成装置で用いる光学式膜厚モニターを示す概略図である。光学式膜厚モニター投光部１３としてハロゲンランプを用いた構成である。成膜中の膜厚は図３に示すように、ハロゲンランプの白色光をチャンバー２３内に入射させ、成膜中の多層膜及び高速回転しているガラス基板８に直接透過させ、透過光を光学式膜厚モニター受光部１４である受光レンズで受けて、光ファイバ１９を介して分光器２０（光を分光し、波長毎にの強度を電気信号に変換するもの）で検出することにより、モニタリングを行った。光量演算・制御用コンピューター２１は、分光器２０の電気信号を入力してモニターを行なうと共に、ハロゲンランプに接続したランプ用電源２２を制御するものである。さらに、光量演算・制御用コンピューター２１は、蒸着源１６において、リング状の蒸着源ハースや電子銃を制御するが、それらとの接続状態の図示は省略した。
【００２７】
具体的には、透過光は多層膜の一層の光学的膜厚が１／４波長毎に透過と反射を繰り返すため、透過光の光強度をモニターすることにより終点を検知し、蒸着源を交換することにより交互に高屈折率膜と低屈折率膜を製膜した。これらの膜厚を高精度に変化させることにより、所望のセンター波長（所望のチャンネル）を持つ多層膜光学フィルターを作製することができた。
本実施例の多層膜光学フィルター形成装置では、ガラス基板を固定する基板ホルダーを交換することにより、直径１５０−３００ｍｍの円盤状のガラス基板を用いることができ、光学式膜厚モニターのモニター位置は外周から１５−４０ｍｍ内側とした。したがって、光学特性を満足するフィルターを作製することのできる有効領域は外周に近い領域であった。
【００２８】
このとき、高屈折率材料および低屈折率材料の蒸着速度は、図２に示すように、基板近傍に設置した水晶式膜厚モニター１０を用いて計測し、蒸着源の電子線エミッション電流を調整することにより、所定の蒸着速度で成膜を行うことができた。
【００２９】
図４は多層膜光学フィルター形成装置に設置した水晶式膜厚モニターの配置を示す平面図である。本実施例では図４に示すように、４個の水晶式膜厚モニター２６−１，２６−２，２６−３，２６−４をガラス基板２４（ガラス基板８に同じ）を固定した基板ホルダー２５の近傍に設置することにより、蒸着速度の分布をモニターした。モニター同士は、基板回転中心２７を通る仮想的な十字線（図中、一点鎖線で表示）上に、対称に配置した。４個の水晶式膜厚モニターのうち、対向する２個のみを用いてモニターする場合（２式）と、４個全てを用いる場合（４式）について検討した。この２式もしくは４式の膜厚モニター値が２式もしくは４式間で常に相対的に一定の関係をもつようにモニター値を演算し、演算した結果を蒸着源の電子銃にフィードバックして、電子線の電流値、電子線の位置、電子線のスキャン形状を制御しながら成膜を行った。なお、図４の水晶式膜厚モニター２６−３，２６−４の配置は、図２の断面に表した一対の水晶式膜厚モニター１０の配置に対応する。
【００３０】
図５は本実施例で使用したモニター値の演算、フィードバック、制御の回路を示すブロック図である。まず、蒸着源ハース４７に電子銃４０から電子線４１を照射し、蒸着粒子４８を蒸発させて誘電体膜の成膜を行なった。蒸着粒子４８を水晶式膜厚モニターセンサー２８（図２の水晶式膜厚モニター１０に対応）で検知し、膜厚を示す情報を水晶式膜厚モニターコントローラー２９に伝達した。水晶式膜厚モニターコントローラー２９から出力されたレートモニター信号３０もしくはパワー制御信号３１を制御演算システム３２に入力して演算処理後、電子線電流制御信号３３、電子線位置制御信号３４、電子線スキャン形状制御信号３５を電子銃コントローラー３６に入力して、
電子銃４０について、電子線電流制御３７、電子線位置制御３８、電子線スキャン形状制御３９を行なった。なお、電子線のスキャン形状を高精度で制御する場合は図中オプション機能４２として示したように、制御演算システム３２から入力する電子線スキャン波形変換信号４３を、電子銃電源４５を接続した波形変換器４４に通して、電子銃コントローラー３６に入力する方法を用いた。なお、符号を変えているが、同じ名称の部品は図２の部品と対応する。
【００３１】
本実施例では高屈折率膜原料と低屈折率原料を蒸発させるため、各々リング状の蒸着源を使用した。この蒸着源は原料の蒸発とともにリングが回転し、電子線が照射される位置が刻々と変化するため、長時間にわたる成膜においても原料表面の高さ変化を少なくすることができる。しかしながら、従来法ではしばしばリングの内径側と外形側の原料の消耗速度が異なり、原料表面の高さが時間と共に不均一に変化し、傾いた原料表面となった。本実施例では蒸着速度分布を一定に保つように電子銃を制御した結果、長時間にわたる成膜においても原料表面の高さは概ね水平に保たれた。なお、本実施例では１２０−２００層の多層膜を形成するために要した時間は１８−３０時間であつた。
【００３２】
水晶式膜厚モニター（以下、水晶センサと略記する）が２式の場合をより詳しく説明すると、水晶センサ２６−１の蒸着速度が設定値より高ければＳｉＯ２原料の手前側、逆に水晶センサ２６−２の蒸着速度が設定値より高ければＳｉＯ２原料の奥側の蒸発量が多いことを示すため、電子線の電流値、電子線の位置、電子線のスキャン形状にフィードバックをかけて電子銃から放出される電子線を制御した。とりわけ電子線の位置については蒸着速度分布への影響が大きいため、表１のように制御した。
【００３３】
【表１】
2004061810.tif 000003
【００３４】
また、同様に４式の水晶式膜厚モニターを用いた場合は、水晶センサ２６−３の蒸着速度が設定値より高ければＳｉＯ２原料の左側、逆に水晶センサ２６−４の蒸着速度が設定値より高ければＳｉＯ２原料の右側の蒸発量が多いことを示すため、上記符号２６−１、２６−２、２６−３、２６−４の４個の水晶センサーの出力を用いて電子線の電流値、電子線の位置、電子線のスキャン形状にフィードバックをかけて電子銃から放出される電子線を制御した。とりわけ電子線の位置については蒸着速度分布への影響が大きいため、表２のように制御した。
【００３５】
【表２】
2004061810.tif 000004
【００３６】
成膜した基板は光学的な検査を行って区域毎にフィルターの挿入損失、センター波長、パスバンド幅、ストップバンド幅等の光学特性を測定し、製品仕様と照らし合わせて各フィルターチップの区域毎の良否判定を行った。図６は、成膜したガラス基板において光学特性を満足する有効領域を示す平面図である。この結果、従来は光学式モニターで膜厚をモニターしている基板上の半径位置近傍（従来の有効領域４９）だけで全ての光学特性を満足する領域が得られていたが、複数の水晶センサ（＝水晶式膜厚モニター）を用いて蒸着速度分布を制御したことにより、図６で示すように光学式膜厚モニターでモニターしている半径位置の内径側および外形側に光学特性を満足する有効領域が広がった。広がった有効領域５０では膜厚分布に基づきセンター波長は多少シフトしたが、挿入損失、パスバンド、リップルは改善され、良品の収量が大幅に増加した。
【００３７】
ついで、基板の板厚がフィルターとして所望される厚さまで裏面を研磨等により削って板厚を減少し、改めて裏面に反射防止膜を形成した。次に、基板をダイシングすることにより、フィルターチップの寸法に切り出し、仕様を満足する良品の光学フィルターだけを抽出することができた。フィルターの大きさは１．０〜１．５ｍｍ角、０．８〜１．４ｍｍ厚である。また、必要に応じて熱処理を加えることにより、光学特性の調整を図る場合もあった。その後、最終光学検査を行って多層膜光学フィルターを完成させた。完成した多層膜光学フィルターの光学特性例を図７のグラフに示す。本例は１００ＧＨｚ用の多層膜光学フィルターであるが、挿入損失が０．３ｄＢ以下、パスバンドが０．４ｎｍ以上、リップルが０．３ｄＢ以下であった。
【００３８】
なお、上記実施例では多層膜光学フィルターとして１００ＧＨｚのＤＷＤＭ用狭帯域フィルターの例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、広帯域フィルターや利得等価フィルター等、膜厚の精密制御を必要とする多層膜光学薄膜の製造に適用できる。また、本実施例ではイオンアシスト蒸着装置を用いた場合を示したが、電子線蒸着源を有する成膜装置であれば本発明を適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明に係る多層膜光学フィルター形成装置は、成膜中の蒸着速度分布の変化、すなわち膜厚分布の変化を低減させることができ、この結果、所望の光学特性を持つ基板上の有効領域が拡大し、一度の成膜で得られる収量が増加し、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多キャビティのバンドパスフィルターを構成する多層膜構造を示す断面図である。
【図２】本発明の多層膜光学フィルター形成装置を示す断面図である。
【図３】本実施例で用いた光学式膜厚モニターの構成を示す概略図である。
【図４】本実施例で多層膜光学フィルター形成装置に設置した水晶式膜厚モニターの配置を示す平面図である。
【図５】本実施例で使用したモニター値の演算、フィードバック、制御の回路を示すブロック図である。
【図６】本実施例で得られた光学特性を満足する有効領域を示す平面図である。
【図７】本実施例の多層膜光学フィルター形成装置を用いて作製したＤＷＤＭ用１００ＧＨｚ多層膜光学フィルターの光学特性を示す図である。
【符号の説明】
１　ミラーになる１／４波長積層体、
２　スペーサーになる１／２波長もしくはその整数倍層、
３　成膜基板、　４　反射防止膜、
５　電子銃、　６　蒸着源ハース、　７　蒸着源シャッター、
８　ガラス基板、　９　基板シャッター、　１０　水晶式膜厚モニター、　１１　高速基板回転モーター、　１２　イオンガン、　１３　光学式膜厚モニター投光部、　１４　光学式膜厚モニター受光部、
１６　蒸着源、　１９　光ファイバー、　２０　分光器、
２１　光量演算・制御用コンピューター、　２２　ランプ用電源、
２３　チャンバー、　２４　ガラス基板、　２５　基板ホルダー、
２６−１　２６−２　２６−３　２６−４　水晶式膜厚モニター、
２７　基板回転中心　、２８　水晶式膜厚モニターセンサー、
２９　水晶式膜厚モニターコントローラー、
３０　レートモニター信号、　３１　パワー制御信号、
３２　制御演算システム、　３３　電子線電流制御信号、
３４　電子線位置制御信号、　３５　電子線スキャン形状制御信号、
３６　電子銃コントローラー、　３７　電子線電流制御、
３８　電子線位置制御、　３９　電子線スキャン形状制御、　４０　電子銃、
４１　電子線、　４２　オプション機能、
４３　電子線スキャン波形変換信号、　４４　波形変換器、
４５　電子銃電源、　４６　電子線スキャン波形信号、
４７　蒸着源ハース、　４８　蒸着粒子、　４９　従来の有効領域、
５０　本実施例で拡大した有効領域
【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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