(57)【要約】【課題】多層膜フィルターに適用できる膜厚分布精度を有する誘電体膜の製造方法と装置を提供する。【解決する手段】本発明の光学膜製造方法と装置は、高周波電力を直接基板ドームに印加し、該基板ドームを約１０００ｒｍｐの高速で回転しながら、基板上に蒸発物を堆積させて、所望する極めて均一性の高い膜厚分布の誘電体薄膜を形成する事によって高密度多重波長通信（ＤＷＤＭ）用のバンドパスフィルター（ＢＰＦ）を得ようとするものである。高速回転する基板ドームに対して、高周波電力を供給し発生させたプラズマを安定な状態で維持する為に、回転軸に回転ユニットと磁器シールユニットを一体化した軸受けを用いて該基板ドームを高速回転すると共に、真空槽から絶縁する構造を採用している。【選択図】　図７
2004053681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高充填密度の光学薄膜を高精度の膜厚分布で得る為に、高周波電力を基板ドームに直接印加すると共に、該基板ドームを高速回転制御する事を特徴とする光学薄膜製造方法。
【請求項２】
高速回転する基板ドームに対して、高周波電力を供給し発生させたプラズマを安定な状態で維持する為に、回転軸に回転ユニットと磁気シールユニットを一体化した軸受けを用いて該基板ドームを高速回転すると共に、真空槽から絶縁する構造とした事を特徴とする請求項１記載の光学薄膜製造方法。
【請求項３】
基板ドームの高速回転と真空槽の高真空度維持の為に、回転軸に組合せアンギュラーベアリングを用いた回転ユニットと、回転軸が磁気シールの一部を構成する構造とした磁気シールユニットとをフランジ構造によって一体化した高速回転機構を有する事を特徴とする請求項２記載の光学薄膜製造方法。
【請求項４】
高速回転する基板ドームに高周波電力を供給し安定したプラズマ状態を維持する為には異常放電の発生を抑制するために、高速回転するコンタクト軸の外周面に沿って均等な間隔を置いて、複数のコンタクトを配置する高周波電力供給機構を備えた事を特徴とする請求項１記載の光学薄膜製造方法。
【請求項５】
高周波電力供給機構は、鉄成分を主成分とした合金に表面窒化処理を施して高硬度としたコンタクト軸に対して、該複数のコンタクトは何れも硬度の小さい銅合金製として裏面からコイルスプリングを用いて高速回転するコンタクト軸の外周面へ圧接する構成とした事を特徴とする請求項４記載の光学薄膜製造方法。
【請求項６】
光学薄膜製造装置に於いて、高充填密度の光学薄膜を高精度の膜厚分布で得る為に、高周波電力を基板ドームに直接印加すると共に、該基板ドームを高速回転制御する事を特徴とする光学薄膜製造装置。
【請求項７】
高速回転する基板ドームに対して、高周波電力を供給し発生させたプラズマを安定な状態で維持する為に、回転軸に回転ユニットと、磁気シールユニットを一体化した軸受けを用いて、該基板ドームを高速回転すると共に、真空槽から絶縁する構造とした事を特徴とする請求項６記載の光学薄膜製造装置。
【請求項８】
基板ドームの高速回転と真空槽の高真空度維持の為に、回転軸に組合せアンギュラーベアリングを用いた回転ユニットと、回転軸が磁気シールの一部を構成する構造とした磁気シールユニットとをフランジ構造によって一体化した高速回転機構を有する事を特徴とする請求項７記載の光学薄膜製造装置。
【請求項９】
高速回転する基板ドームに高周波電力を供給し安定したプラズマ状態を維持する為には異常放電の発生を抑制するために、高速回転するコンタクト軸の外周面に沿って均等な間隔を置いて、複数のコンタクトを配置する高周波電力供給機構を備えた事を特徴とする請求項６記載の光学薄膜製造装置。
【請求項１０】
高周波電力供給機構は、鉄成分を主成分とした合金に表面窒化処理を施して高硬度としたコンタクト軸に対して、該複数のコンタクトは何れも硬度の小さい銅合金製として裏面からコイルスプリングを用いて高速回転するコンタクト軸の外周面へ圧接する構成とした事を特徴とする請求項９記載の光学薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学薄膜製造装置により基板に成膜される薄膜の膜厚分布を制御する方法及びその装置に関し、特に誘電体多層膜に於ける各層の膜厚を制御し、所望する多層膜を均一な膜厚分布で得る為の方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
【図１】は、本出願の先願である特開２００１−７３１３６号に示されている光学薄膜製造装置の概略構成図を示す。同図に於いて符号（１）は真空排気口（２）とガス導入口（３）を備えた真空槽を示し、該真空槽（１）の内部には、基板（４）を取付けた基板ドーム（５）及びメッシュ構造としたシールド（１３）と、対向する位置に蒸発源（６）及び熱電子放出機構（８）が設けられている。該基板ドーム（５）と蒸発源（６）の間には可動自在にシャッター（１０）が設けられ、該基板ドーム（５）へは、外部高周波電源（１４）からマッチングボックス（１５）を介して高周波電力給電機構（１６）から高周波電力が供給される。この時、該基板ドーム（５）は、図示しない外部の基板ドーム回転機構を介して回転する。該基板ドーム（５）の近傍に設けられたモニタリング基板（１１）に堆積する光学薄膜を外部の光学式膜厚計（１２）で観測制御しながら基板（４）上に所望する光学薄膜を得ようとするもので有る。
【０００３】
本装置の動作として、真空槽（１）の内部をあらかじめ高真空領域（５×１０−４Ｐａ程度）まで真空排気口（２）により排気する。その後ガス導入口（３）から放電用ガスを圧力で８×１０−３〜３×１０−２Ｐａ程度導入する。基板ドーム（５）に高周波電力供給機構（１６）によって高周波電力を印加（５０Ｗ〜３ｋＷ）すると、基板ドーム（５）と蒸発源（６）との空間にグロー放電が発生しプラズマ状態となる。該基板ドーム（５）に取付けられた基板（４）の表面には自己誘起された負の直流電界が生ずる。プラズマ化された放電用ガスは、基板表面に自己誘起された負の直流電界によって加速され、基板（４）の表面に突入する。この状態で蒸発源（６）に電力（６００ワット〜３６００Ｗ）を供給し、蒸発源シャッター（１０）を開放すると蒸発源（６）から蒸発した蒸発粒子は、このプラズマ中を通過して基板に（４）に到達する。モニタリング基板（１１）に堆積する薄膜を光学式膜厚計（１２）で観測制御し、所望の膜厚になったところで蒸発源シャッター（１０）を閉じる。
【０００４】
本装置で蒸着された光学薄膜の膜質は、高充填密度の良好な膜質となる。この理由としては、プラズマ放電空間中に多くの高速粒子が存在し、この高速粒子が基板ドーム（５）や基板（４）に薄膜形成中に衝突し、運動エネルギーを与える効果や、原子拡散と化合促進等による効果によるものと考えられる。
【０００５】
上述の光学薄膜製造装置に於いては、回転数が約１００ｒｐｍで回転する基板ドームに対し高い出力の高周波電力を供給しながら、放電用ガスを導入しプラズマを発生させると同時に、蒸発源材料を蒸発させる事で、基板上に成膜を行い数層の反射防止膜等を製造する装置として用いられており、その膜厚分布の保証値として約±１％を達成していた。
【０００６】
一方、近年、インターネットや携帯電話等のトラフィックの急速な需要に促され、幹線系のみならず都市間を結ぶ光ファイバ伝送路の容量拡大が目覚しい。通信容量を拡大する為には、１本の光ファイバに異なる波長の光信号を乗せる波長多重方式（ＷＤＭ）が有る。現在では光増幅器の広帯域化技術とあいまって高速化と高密度波長多重化（ＤＷＤＭ）が同時に進められている。ここで使用されるフィルターは多層膜フィルターであるが、挿入損失を少なくする等の理由により、種類や波長帯域はますます多様化してきている。このようなＤＷＤＭ用バンドパスフィルター（ＢＰＦ）を始めとして高度な製造技術を要する光学薄膜製造装置が強く要求されているが、前記した従来の装置では、ＤＷＤＭ用のＢＰＦを製造する上での膜厚分布や歩留まり等の要求を完全に満たす事は難しかった。
【０００７】
ＤＷＤＭ用のＢＰＦを製造する為には、基板上に１００層を超える誘電体の薄膜を成膜する必要が有る。国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、１５５０ｎｍのウインドウで近接した間隔の波長セットを規格しており、この波長間隔は１００ＧＨｚ間隔で、約０．８ｎｍに相当する。このチャネルのセットは、一般にＩＴＵ−Ｔと言われ、この波長間隔を得る為にはＢＰＦの半値幅をこの値以下にしなければならない為１００層を超える多層膜となり、各層の膜厚を精度良く、しかも膜厚ムラ無く成膜しなければ、光量値の低損失なフィルターを得る事は出来ない。その為成膜中の各層の膜厚制御精度に対する要求がますます高まって来ている。例えば、ＩＴＵ−Ｔ１００ＧＨｚのＢＰＦを製造する為には中心波長精度が０．１ｎｍ以下で無くては成らない。又、従来の光学フィルターでは、０．５％程度で有った膜厚制御精度を０．０１％（膜厚換算で２．２ｎｍ）と極めて高くしなければ、中心波長のズレによる混信、膜厚ムラによる光量値の損失などが発生して、所望する光学特性のフィルターを得る事が出来ない。この様に膜厚分布精度の向上は非常に重要なポイントで有ると言える。
【０００８】
従って、本発明の目的はＤＷＤＭ用のＢＰＦにも適用可能な膜厚分布精度を有する誘電体膜の成膜を行う方法、装置を提供することにある。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の光学薄膜製造方法及び装置においては、高周波電力を直接基板ドームに印加し、該基板ドームを約１０００ｒｐｍの高速で回転しながら、基板上に蒸発物を堆積させるものであり、それによって所望する極めて均一性の高い膜厚分布の誘電体薄膜を形成する事によって高密度多重波長通信（ＤＷＤＭ）用のバンドパスフィルター（ＢＰＦ）を得ようとするものである。
【００１０】
本発明実施例装置では、高速回転する基板ドームに対して、高周波電力を供給し発生させたプラズマを安定な状態で維持する為に、回転軸に回転ユニットと磁気シールユニットを一体化した軸受けを用いて該基板ドームを高速回転すると共に、真空槽から絶縁する構造を備え；
基板ドームの高速回転と真空槽の高真空度維持の為に、回転軸に組合せアンギュラーベアリングを用いた回転ユニットと、回転軸が磁気シールの一部を構成する構造とした磁気シールユニットとをフランジ構造によって一体化した高速回転機構を備え；
高速回転する基板ドームに高周波電力を供給し安定したプラズマ状態を維持する為には異常放電の発生を抑制する必要が有るが、その為に高速回転するコンタクト軸の外周面に沿って均等な間隔を置いて、複数のコンタクトを配置する高周波電力供給機構を備え；
鉄成分を主成分とした合金に表面窒化処理を施して高硬度としたコンタクト軸に対して、該複数のコンタクトは何れも硬度の小さい銅合金製として裏面からコイルスプリングを用いて高速回転するコンタクト軸の外周面へ圧接する構成とした高周波電力供給機構を備えている。
【００１１】
【実施例の説明】
本発明の実施例の設計にあたって、基板ドームを高速回転した時、その回転数が基板に堆積する薄膜の膜厚分布にどの様な影響を与えるかに付いての考察（シミュレーション）を行った。
式（１）は、基板ドーム上に取付けられた基板の膜厚分布を求める式を表す。
Ｔ／ＴＯ＝ｃｏｓｎθ×ｃｏｓα×（ｈ／ｌ）２・・・・・式（１）
Ｔ　：基板上の任意の点ｐでの膜厚
ＴＯ：蒸発源直上の高さｈでの膜厚
θ：蒸発源からの放射角
α：基板上蒸着点の蒸発物付着角
ｎ：蒸発係数
ｌ：点蒸発源から点ｐ迄の距離
【００１２】
式（１）に基づき成膜開始、及び成膜終了時の基板ドーム回転角の全組合せと、回転数による積算膜厚を求め、これらを最大膜厚偏差の式（２）とする。
最大膜厚偏差（％）＝（最大膜厚−最小膜厚）÷（全周平均膜厚×回転数）×１００・・・式（２）
【００１３】
この式（２）を用いて基板上の成膜位置の分布と基板ドームの回転数との関係
に付いて表したものが
【図２】である。この時のシミュレーション条件は、蒸発源偏心距離（基板ドームから垂線を下ろした位置から蒸発源迄の距離）；２８０ｍｍ、ドーム高さ；１０００ｍｍ、蒸発係数；１．８、基板位置；ドーム中心とした。横軸に基板ドームの回転数（ｒｐｍ）、縦軸に最大膜厚偏差（％）を表したグラフで、基板ドーム中心から５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍに於ける最大膜厚偏差（％）をプロットしたものである。同図から基板ドームの回転数１０００ｒｐｍ付近では、基板ドーム中心から２００ｍｍの位置に置かれた基板でも、その最大膜厚偏差は限り無く“０”に近くなる事が判る。この様に基板を取付けた基板ドームを高速回転する事によって膜厚分布精度を向上する事が可能と成る事が判明した。
【００１４】
従来の光学薄膜製造装置に於いては、前述の様に基板ドームの回転数は約１００ｒｐｍで使用していたが、この従来構造そのままで基板ドームの回転数を上げていくと回転数が約３００ｒｐｍ位で振動と騒音が大きくなり、常用回転数１０００ｒｐｍ（ＭＡＸ：１５００ｒｐｍ）としての使用は全く不可能で有る事が判明した。
【００１５】
そこで本発明では、新しく高速回転機構として
【図３】に示す様に、回転ユニットと磁気シールユニットをフランジ構造を用いて一体化し、回転軸と組み合わせる構造を採用する事によって基板ドームの回転数１０００ｒｐｍと言う高速回転にも安定して使用する事を実現すると共に、磁気シールによって真空槽の高真空度維持を同時に実施可能とする事が出来た。
【００１６】
高速回転を行いながら基板ドームに対し安定して高周波電力を給電する為には、基板ドームに高周波電力を給電するコンタクト軸と、モーターの動力がベルトを介して伝わる回転軸との間は、電気的に絶縁する事が必要である。従ってこのコンタクト軸と回転軸との間には絶縁物を挟む事になる。所がこの絶縁物にはコンタクト軸部に給電される高周波電力によって回転軸との間に高い電位差が発生する。この電位差によって絶縁物には高い容量が帯電されると共に、高温にもなる為その熱膨張によって割れ易くなる。又高速回転による力が加わる事によっても割れが発生し易くなる。この割れは均一な膜厚分布の成膜に非常に悪影響を及ぼす。本発明では、これらの問題点を踏まえ絶縁物の材料及び構造に付いて改善を行った。
【００１７】
又、約１０００ｒｐｍと言う高速回転する基板ドームに対し高い出力の高周波電力を直接供給する為には、メンテナンス性、及び異常放電対策、更にはコンタクト寿命等の観点から構造上の改善が要求された。
【００１８】
具体的にまずメンテナンス性に付いては、従来のコンタクトのメンテナンス方法は、
【図４】に示す様にコンタクト（３４）が消耗した場合は、基板ドーム（５）を真空槽から一旦外してコンタクトを交換し、再度基板ドームを取付ける必
要が有ったが、新規コンタクト機構は
【図５】、
【図６ａ】及び
【図６ｂ】に示す様に、基板ドームを外す事無く簡便にコンタクト交換できる構造とした。
【００１９】
次に異常放電対策の面からは、約１０００ｒｐｍと言う高速回転させた時にも従来のコンタクト機構と比べて異常放電の発生を低減した機構とした。従来のコ
ンタクト機構は、
【図４】に示す様に、基板ドームの頂点に鉄成分を主成分とした金属板に取付けた銅合金製のコンタクト（３４）を、裏面から一定の範囲内のバネ定数を有する板バネ（５０）で押え付けながら落とし込む構造でコンタクトと基板ドームを接触させ高周波電力を給電していた。
【００２０】
これに対し新規コンタクト機構は、
【図５】、
【図６ａ】及び
【図６ｂ】に示す様に、回転軸の外周面へ等間隔で複数のコンタクトを裏面から異常放電が発生し難い一定のバネ定数を有するスプリングで押え付ける構造とした。詳細には、コンタクト裏面から０．０７ｋｇ×ｓ２のバネ定数を持つコイルスプリングによってコンタクトを回転軸の外周面へ押え付ける構造とした。これは回転軸の軸振れによって生じるコンタクトとコンタクト軸との瞬間的な隙間を無くし、異常放電の発生を極力低減する事が出来る様な、最低限度のバネ定数を選定したもので有る。
【００２１】
ここで例えば、基板ドームを約１０００ｒｐｍで高速回転させた時に瞬間的に１０μｍの隙間がコンタクトとコンタクト軸の間に空いたと仮定し、従来のコンタクトと新規のコンタクトが再びコンタクト軸に接触する迄の時間に付いて考察してみると、
Ｔ：コンタクトが接触する迄の時間
ｋ：バネ定数（ｋｇ×ｓ２）
ｍ：バネに掛かるコンタクト重量
ｘ：コンタクトが接触する時のバネの縮む距離（ｍ）
ｈ：コンタクトとコンタクト軸が離れる距離（ｍ）
とすると、コンタクトがコンタクト軸に再び接触する迄の時間Ｔは、
Ｔ＝｛（２×ｈ×ｍ）÷（ｋ×ｘ）｝　・・・・・　式（３）
で表される。ここでまず従来構造のコンタクト機構それぞれの値、ｋ：０．０２（ｋｇ×ｓ２）、ｍ＝０．０５（ｋｇ）、ｘ＝０．０１（ｍ）、ｈ＝１０×１０−６（ｍ）を式（３）に代入すると、従来構造のコンタクトがコンタクト軸に再び接触する迄の時間は、Ｔ１＝０．０７０７（ｓｅｃ）と成る。
【００２２】
次に同じく本発明の新規コンタクト機構それぞれの値、ｋ：０．０７（ｋｇ×ｓ２）、ｍ：０．０００５（ｋｇ）、ｘ：０．０３（ｍ）、ｈ：１０×１０−６（ｍ）を式（３）に代入すると、新規構造のコンタクトがコンタクト軸に再び接触する迄の時間は、Ｔ２＝０．００６９（ｓｅｃ）と成り、Ｔ２の方がＴ１に比べて約１／１０短い。即ち本発明の新規コンタクト機構の方が従来と比べて約１０倍異常放電の発生する確率が減少する事が判る。このバネ定数より大きくするとＴ２は更に短くなって異常放電の発生確率も減少する事になるが、コンタクトの磨耗性（寿命）と言う面ではより早く消耗する事に成り非効率的となる。
【００２３】
更に、コンタクト、及びコンタクト軸の材質はコンタクト寿命から磨耗特性を考慮したものにしている。コンタクトに関しては消耗品として交換する為に電気導電性の良い事を前提に考え、硬度の小さい（柔らかい）銅合金製の材料を使用しているが、カーボン合金等の類似品でも遜色なく高周波電力を給電する事が可能で有る。一方コンタクト軸に関しては、コンタクトとは逆に硬度の大きい鉄成分を主成分とした物に表面処理として窒化処理を施したものを用いた。このコンタクト、及びコンタクト軸の材料の組合せでコンタクトの寿命が決定し、それが引いては生産性にも大きく影響すると言う大切な要素でも有る。
【００２４】
【実施例の構成の説明】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【図７】はこの発明の光学薄膜製造装置の概略構成図を示す。同図に於いて符号（１）は真空排気口（２）とガス導入口（３）を備えた真空槽を示し、該真空槽（１）の内部には、基板（４）を取付けた基板ドーム（５）及びメッシュ構造としたシールド（１３）と、対向する位置に複数の蒸発源（６）が設けられる。
【００２５】
該基板ドーム（５）と蒸発源（６）の間には複数の可動自在シャッター（１０）が設けられ、該基板ドーム（５）へは、外部高周波電源（図示しない）からマッチングボックス（１５）を介して高周波電力供給機構（１６）から高周波電力が供給される。この時基板ドーム（５）は回転軸（２３）をプーリー（２２）を介してベルト（２１）によってモーター（２０）で回転駆動される。該基板ドーム（５）の中心に設けられた基板（４）に堆積する光学膜厚を外部の光学式膜厚計（１２）及び制御装置（１７）で観測制御しながら所望する光学薄膜を得ようとする物である。
【００２６】
【図７】の基板ドーム（５）の回転駆動部分の概略断面構成図を
【図３】に示す。同図に於いて、基板ドーム（５）は回転軸（２３）をプーリー（２２）を介してベルト（２１）によってモーター（２０）で回転駆動される事は前述した。回転軸（２３）には、高速回転に於ける長寿命化を実現する為に組合せアンギュラーベアリング（２６）を用いた回転ユニット（２４）と、回転軸（２３）が磁気シール（２７）の一部を構成する構造とした磁気シールユニット（２５）とが、共にフランジ構造によって複数の固定ネジ（２８）によって一体化され、真空槽（１）の上部に固定される。本構成によって基板ドーム（５）の１０００ｒｐｍと言う高速回転に対しても、振動・騒音も無く、又磁性流体による真空シール（２７）の採用で、安定した高速回転と高真空状態を維持する事が可能と成った。
【００２７】
同じく、基板ドーム（５）へ高周波電力を供給する為の概略構成図を
【図５】に示す。同図に於いて、回転軸（２３）には、低誘電率で熱膨張係数が小さく、且つ熱衝撃抵抗性の良いアルミナセラミックスを絶縁材料とした複数の絶縁物（３０）及び（３１）を介してコンタクト軸（３２）が複数のネジ（３３）で固定される。この絶縁構造を採用する事によって、コンタクト軸（３２）は、給電プレート（３９）からコンタクト（３４）を経由して供給される高周波電力を、回転軸（２３）と共に高速回転しながらも完全に絶縁する事が可能と成った。
【００２８】
一方コンタクト軸（３２）の周囲には等間隔の距離を置いた複数のコンタクト
（３４）が、
【図６ａ】に示す様に、コンタクトベース（３５ａ）（３５ｂ）上に配置される。この場合各３ヶのコンタクト（３４）を取付けた該コンタクトベース（３５ａ）及び（３５ｂ）は、コンタクト軸（３２）を中心に左右から挟む形で、複数のボルト（３８）によって、複数の絶縁碍子（３６）を介して真空槽（１）に固定された給電ベース（３７）に固定される。該給電ベース（３７）には、マッチングボックス（１５）から高周波電力が給電プレート（３９）を経由して供給される。
【００２９】
【図６ｂ】は、該複数のコンタクト（３４）が裏面から異常放電が発生し難い様な一定のバネ定数有するスプリング（４０）でコンタクト軸（３２）を常に押付ける状態を表したものである。
【００３０】
この様な給電機構を採用する事により、高速回転する基板ドーム（５）へ異常放電が発生する事無く安定して高周波電力を供給すると共に、コンタクト（３４）が消耗した場合は、従来は基板ドーム（５）を真空槽（１）から一旦取外してから交換しなければ成らなかったが、基板ドーム（５）と給電ベース（３７）の間から複数のボルト（３８）を取り外す事によりコンタクトベース（３５ａ）及び（３５ｂ）毎左右に取り出す事が可能となり、コンタクト（３４）のメンテナンス性の改善に繋げる事が出来た。
【００３１】
【実施例の作用・動作の説明】
本発明装置の動作を
【図７】に基づいて説明する。真空槽（１）の内部をあらかじめ高真空領域（５×１０−４Ｐａ程度）迄真空排気口（２）により排気する。モーター（２０）を駆動し、ベルト（２１）、及びプーリー（２２）を介して回転軸（２３）を回転する事により、アンギュラーベアリング（２６）を用いた回転ユニット（２４）によって、基板ドーム（５）は振動・騒音を発生する事無くスムースな高速回転を行う。この時真空槽内は、磁性流体による真空シール（２７）を用いた磁気シールユニット（２５）により高真空に維持される。その後ガス導入口（３）から放電用ガス（Ｏ２等）を圧力で０．０１〜０．０２Ｐａ程度導入する。
【００３２】
次に基板ドーム（５）に
【図５】、
【図６ａ】及び
【図６ｂ】に示す高周波電力供給機構（１６）によって１〜３ｋＷの高周波電力を印加すると、基板ドーム（５）と蒸発源（６）との空間にグロー放電が発生しプラズマ状態となる。該基板ドーム（５）に取付けられた基板（４）の表面には自己誘起された負の直流電界が生ずる。プラズマ化された放電用ガスは、基板表面に自己誘起された負の直流電界によって加速され、基板（４）の表面に突入する。
【００３３】
この状態で蒸発源（６）に電力（６００から３６００Ｗ）を供給し、蒸発源シャッター（１０）を開放すると蒸発源（６）から蒸発した蒸発粒子は、このプラズマ中を通過して基板（４）に到達する。基板（４）に堆積する薄膜を光学式膜厚計（１２）で観測しながら、蒸発源（６）の切換え、蒸発源シャッター（１０）の開閉等を制御装置（１７）でコントロールする事によって所望する膜厚の光学多層薄膜を均一な膜厚分布で得る事が可能と成った。
【００３４】
以下、本装置を用いて６３層ＢＰＦの成膜を行った結果の光学特性を
【図８】に示す。この時の成膜条件は、直径１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの石英基板に対し、高屈折材料としてＴａ２Ｏ５、低屈折材料としてＳｉＯ２を、Ｔａ２Ｏ５膜を１層目として交互に成膜を行った。この際の蒸着材料の膜厚制御方法は、測光波長１５５０ｎｍで主に４分の１波長の透過率極値制御で光学式膜厚制御計を用いて観測制御した。また、この場合１６層目および４８層目はキャビティ層といわれ、それらの層のみ低屈折材料の膜厚は、測光波長１５５０ｎｍで４分の６波長の膜厚を成膜した。成膜中の基板温度、圧力および基板ドームに印加する高周波電力は、基板温度が４００℃、高屈折材料の圧力は２．０×１０−２Ｐａ、高周波電力は１４００Ｗ、低屈折材料の圧力は１．５×１０−２Ｐａ、高周波電力は１２００Ｗとした。
【００３５】
成膜基板の中心波長分布測定の条件として、誘電体が堆積された基板を、スペクトルアナライザーにより基板中心からＸ軸方向およびＹ軸方向について２０ｍ
ｍの位置までの中心波長分布測定を行った。
【図８】より、基板中心から２０ｍｍの範囲内の中心波長分布は１５５０．１ｎｍから１５５０．４ｎｍの範囲内で極めて均一性の高い分布となっている。
【００３６】
【他の実施例の説明、他の用途への転用例の説明】
この基板ドームを高速回転して膜厚分布を制御する方法及び装置は、光学薄膜の製造のみならず、電子材料の薄膜製造で使用されるスパッタリング装置、及び金属、又は誘電体を蒸発材料とする通常蒸着装置でも膜厚分布精度の高い成膜が可能となり製品の分留まり向上が期待できる。特に今後の光学薄膜製造装置として注目されるイオンビームスパッタリング装置への応用も可能である。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、膜厚に対して高い膜厚分布精度が要求される高密度多重波長通信（ＤＷＤＭ）用バンドパスフィルター（ＢＰＦ）等を成膜する為に、基板ドームを１００ｒｐｍで回転させた時と、１０００ｒｐｍで回転させて成膜した時の最大膜厚偏差に関して、１０００ｒｐｍで成膜した際の膜厚分布精度が１００ｒｐｍで回転した場合と比較して１０倍向上するという式（２）のシミュレーション結果を基に、基板ドームに高周波電力を給電しながら高速回転させる事を実現し、これによって基板上の膜厚分布精度を大きく向上させる事が出来た。
【００３８】
又、高速回転中の真空槽内を高真空に維持することのできる磁性流体を用いた軸受けを使用したことで１０００ｒｐｍ以上の高速回転での摩擦による回転軸の劣化の抑制及び真空度の安定性を実現でき、基板ドームに対し安定した高周波電力の供給が可能と成った。
【００３９】
その基板ドームに対する高周波電力給電に関しては、１０００ｒｐｍ以上の高速回転する基板ドームに対し高い高周波電力で供給しなければならないので、異常放電が発生しやすいためコンタクト軸の材質は電気伝導性がよく硬度の大きいものを用い、コンタクトは逆に消耗品という観点より電気伝導性の良い硬度の小さいものを用い、更にコンタククト機構については、基板ドームに対し安定な高周波電力の供給を行う上でコンタクトとコンタクト軸の接触部の密着性を考慮し異常放電を発生しにくいある一定の範囲内のバネ定数を有するコイルスプリングによりコンタクトをコンタクト軸に押え付ける構造として異常放電の発生も大きく低減する事が出来た。
以上のような新しい機構を加えたことにより膜厚分布精度の良いＤＷＤＭ用バンドパスフィルターを製造する事が可能と成った。
【００４０】
又、次世代の更に狭い波長間隔に対応するＤＷＤＭ用バンドパスフィルターの製造にも期待が持たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光学薄膜製造装置の概略説明図。
【図２】本発明により所望する膜厚分布が得られる事を示す説明図。
【図３】本発明の高速回転機構部の概略説明図。
【図４】従来の高周波電力供給機構を示す概略説明図。
【図５】本発明の高周波電力供給機構の概略説明図。
【図６ａ】本発明の高周波電力供給機構の詳細説明図。
【図６ｂ】本発明の高周波電力供給機構の詳細説明図。
【図７】本発明の光学薄膜製造装置を示す概略説明図。
【図８】本発明の光学薄膜製造装置を用いて製作したＤＷＤＭ用ＢＰＦの光学特性図。
【符号の説明】
１．真空槽
２．真空排気口
３．ガス導口
４．基板
５．基板ドーム
６．蒸発源
８．熱電子放出機構
１０．蒸発源シャッター
１１．モニタリング基板
１２．光学式膜厚計
１３．シールド
１４．高周波電源
１５．マッチングボックス
１６．高周波電力供給機構
１７．制御装置
１８．投光器
１９．受光器
２０．モーター
２１．ベルト
２２．プーリー
２３．回転軸
２４．回転ユニット
２５．磁気シールユニット
２６．組合せアンギュラーベアリング
２７．磁気シール
２８．固定ネジ
３０．絶縁物
３１．絶縁物
３２．コンタクト軸
３３．ネジ
３４．コンタクト
３５ａ．コンタクトベース
３５ｂ．コンタクトベース
３６．絶縁碍子
３７．給電ベース
３８．ボルト
３９．給電プレート
４０．スプリング
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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