(57)【要約】【課題】光通信用光学フィルタ等に要求される高精度な膜厚制御が可能で、ノイズ対策が不要で、薄膜の膜厚を常時監視できない場合でも十分な測定精度が得られ、長時間の成膜を安定して行える光学薄膜の成膜方法及び光学薄膜の成膜装置を提供すること。【解決手段】基板１５上に薄膜を形成するための成膜制御装置１４を備えるスパッタリング装置１１において、薄膜に多数の波長の光を照射する白色光源２０と、薄膜の成膜中にその成膜を中断した状態で薄膜に照射される多数の波長の光を受け、多数の波長について薄膜の透過率をそれぞれ測定する瞬間マルチ測光器２１と、該測光器よる測定で得られる薄膜の透過スペクトルから薄膜の膜厚を同定する計算装置２２とを備え、計算装置２２により同定された膜厚に基づいて残りの膜厚の成膜を行う。【選択図】　　　図１
2004062066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜を形成する光学薄膜の成膜方法において、
前記薄膜の成膜中にその成膜を一旦中断し、
前記薄膜に光源から出射される多数の波長の光を照射して多数の波長について同薄膜の透過率或いは反射率をそれぞれ測定し、
前記測定により得られる前記薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定することを特徴とする光学薄膜の成膜方法。
【請求項２】
前記多数の波長について透過率或いは反射率を測定する波長範囲は、前記波形の変化が最も大きい波長範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜の成膜方法。
【請求項３】
前記基板を保持する基板保持部材を回転させながら同基板保持部材の外面に配置した前記基板上に薄膜を形成する成膜方法に適用され、前記薄膜の透過率或いは反射率の測定を、前記成膜を中断した状態で前記基板保持部材の回転動作中に行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学薄膜の成膜方法。
【請求項４】
多数の波長についての前記薄膜の透過率或いは反射率を、前記光源から出射される前記多数の波長の光で、前記薄膜を通しての測定と同時に測定した薄膜を通らない光の強度の測定値を基準にして算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜方法。
【請求項５】
前記同定した膜厚から前記薄膜を所望の膜厚にするための残りの成膜時間を計算し、この計算後、前記中断した成膜を再開して前記計算された残りの成膜時間に達するまで成膜を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜方法。
【請求項６】
前記光学薄膜が多層膜である場合、現在成膜中の薄膜の膜厚を、すでに成膜された単層或いは複数の層からなる下層の状態を考慮して前記波形の形状から同定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜方法。
【請求項７】
基板上に薄膜を形成するための成膜制御手段を備える光学薄膜の成膜装置において、
前記薄膜に多数の波長の光を照射する光源と、
前記薄膜の成膜中にその成膜を中断した状態で前記薄膜に照射される前記多数の波長の光を受け、多数の波長について前記薄膜の透過率或いは反射率をそれぞれ測定する多波長測光手段と、
該多波長測光手段による測定で得られる前記薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から同薄膜の膜厚を同定する膜厚同定手段とを備え、
前記膜厚同定手段により同定された前記膜厚に基づいて残りの膜厚の成膜を行うことを特徴とする光学薄膜の成膜装置。
【請求項８】
前記光源として白色光源を用いたことを特徴とする請求項７に記載の光学薄膜の成膜装置。
【請求項９】
前記多波長測光手段として瞬間マルチ測光器を用いたことを特徴とする請求項７又は８に記載の光学薄膜の成膜装置。
【請求項１０】
前記光源から出射される前記多数の波長の光で、前記薄膜を通さない光を前記多波長測光手段に直接入射させ、その光の強度を同多波長測光手段で直接測定可能にする光源強度測定手段をさらに含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に薄膜を形成する光学薄膜の成膜方法および光学薄膜の成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学薄膜の成膜方法として、例えば、特開２００２−４０４６号公報に開示された技術がある。この従来技術は、基板を保持する回転ドラムを回転させつつ、その基板上に光学薄膜を形成するカルーセルタイプのスパッタリング法による成膜方法である。この成膜方法では、回転ドラムの回転動作中に基板上に膜を形成しつつ該膜の分光測定を行うことで、基板上への膜の形成中に、膜の分光測定と、該分光測定の測定結果に基づいて前記膜の成膜条件の最適化とを行い、基板上に所望の膜厚の膜を形成する。これにより、基板上に形成される薄膜の膜質を低下させずにスループットを向上させることができる。
【０００３】
また、特開２００１−３４２５６３号公報に記載された膜厚制御方法では、成膜中の薄膜に照射した特定の波長の光（単色光）の反射光量或いは透過光量を測定して薄膜の測定値（透過率或いは反射率）の極値（極小または極大）を検出することで、膜厚を制御する。測定する波長は、所望の膜厚になった時に測定値が極値になるような特定の波長を選ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記前者の公報には、ダイクロイックフィルタ等の多層光学薄膜を形成する成膜方法に関するものであることが記載されている。ダイクロイックフィルタ等の多層光学薄膜は、エッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタ等の多層光学薄膜と比べ、薄膜の層数が少なく、膜厚許容誤差も１桁以上大きい。以下の表１に、３種類のフィルタの仕様例・設計例とそれを実現するための層数および膜厚の許容誤差を示している。
【０００５】
【表１】
2004062066.tif 000003
この表１から、エッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタは、ダイクロイックフィルタ（反射型ダイクロイックフィルタ）よりも層数も多く、かつその膜厚精度も１桁以上高いことが要求される。上記前者の従来技術では、基板上に膜を形成しつつ膜の分光測定を行っているので、その測定結果に基づいて成膜条件を最適化する際の膜厚は測定時とは変化しており、高精度な膜厚制御は難しい。
【０００６】
また、上記後者の従来技術のように一つの波長で膜厚をモニタする単波長モニタ方式では、次のような問題点がある。（１）膜厚が所望の膜厚に近づくと上記測定値の変化量が小さくなってＳ／Ｎ比が小さくなるので、光源を安定化する等のノイズ対策を必要とする。例えば、光源を安定化するための厳密な温度制御が必要になるとともに、反射率或いは透過率を高いＳ／Ｎ比で測定できる受光器の工夫等が必要となる。その結果、設備に要するコストの増大を招いてしまう。（２）上記測定値の変化量が測定精度に直結するため十分な光量が必要となるので、薄膜の膜厚を常時監視できない場合、例えば、カルーセルタイプのスパッタリング装置で成膜する場合には、十分な測定精度が得られない。（３）光の干渉現象を利用して膜厚を同定するのに、所望の膜厚になった時に測定値が極値となるような一つの波長で測定するため、透過率或いは反射率が極値になる膜厚以外で膜厚を制御しようとすると、その都度測定波長を変更する必要がある。（４）上記測定値の絶対値が精度に反映されるので、光源や受光器の長時間ドリフト、つまり長時間にわたる成膜中における光源からの出射光の強度変化や受光器の検出感度変化を補正する操作や機構が必要となる。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、その目的は、光通信用光学フィルタ等に要求される高精度な膜厚制御が可能で、ノイズ対策が不要で、薄膜の膜厚を常時監視できない場合でも十分な測定精度が得られ、長時間の成膜を安定して行える光学薄膜の成膜方法及び光学薄膜の成膜装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、基板上に薄膜を形成する光学薄膜の成膜方法において、前記薄膜の成膜中にその成膜を一旦中断し、前記薄膜に光源から出射される多数の波長の光を照射して多数の波長について同薄膜の透過率或いは反射率をそれぞれ測定し、前記測定により得られる前記薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定することを要旨とする。
【０００９】
この構成によれば、成膜を中断した状態で多数の波長について薄膜の透過率或いは反射率をそれぞれ測定し、この測定により得られる薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定する（以下、この方式を「多波長モニタ方式」という。）ので、高精度な膜厚制御が可能になる。これにより、層数が多くて高精度な膜厚制御が要求されるエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタの製作が可能になる。
【００１０】
また、（イ）多波長モニタ方式により一つの波長についての測定値でなく、透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、上記ノイズ対策を講ずることなく高精度に膜厚を制御することができる。つまり、光源を安定化するための厳密な温度制御や高度のノイズ対策等が不要になるとともに、透過率或いは反射率を高いＳ／Ｎ比で測定するための受光器の工夫等も不要になる。その結果、設備が簡単になり、設備に要するコストを低く抑えることができる。（ロ）多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、カルーセルタイプのスパッタリング方法のように、回転するカルーセルに取り付けた基板上の薄膜の光学特性（膜厚）を常時監視できない場合でも、十分な測定精度が得られる。（ハ）多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、設計膜厚に対してその都度測定波長を変更する必要がなく、多数の波長の光を出射する光源例えば白色光源のみでよい。（ニ）多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、光源や受光器の長時間ドリフトの影響を相殺できる。これにより、長時間にわたって成膜を行う場合でも、光源からの出射光の強度変化や受光器の検出感度変化を補正する操作や機構を必要とせずに、安定した膜厚制御が可能になる。（ホ）さらに、多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、薄膜に若干の散乱（５％以下）が生じ、その散乱が光学薄膜毎に変わっても、十分な再現性および膜厚制御精度が得られる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学薄膜の成膜方法において、前記多数の波長について透過率或いは反射率を測定する波長範囲は、前記波形の変化が最も大きい波長範囲であることを要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚をより精度良く同定することができ、さらに高精度な膜厚制御が可能になる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光学薄膜の成膜方法において、前記基板を保持する基板保持部材を回転させながら同基板保持部材の外面に配置した前記基板上に薄膜を形成する成膜方法に適用され、前記薄膜の透過率或いは反射率の測定を、前記成膜を中断した状態で前記基板保持部材の回転動作中に行うことを要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、基板を保持する基板保持部材を回転させながら同基板保持部材の外面に配置した前記基板上に薄膜を形成する成膜方法、例えばカルーセル式のスパッタリング方法により基板上に薄膜を形成する場合に、高精度な膜厚制御が可能になる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜方法において、多数の波長についての前記薄膜の透過率或いは反射率を、前記光源から出射される前記多数の波長の光で、前記薄膜を通しての測定と同時に測定した薄膜を通らない光の強度の測定値を基準にして算出することを要旨とする。
【００１６】
この構成によれば、多数の波長についての前記反射率或いは透過率を、光源から出射される多数の波長の光で、薄膜を通しての測定と同時に測定した薄膜を通らない光の強度の測定値を基準にして算出する。このため、光源の長期ドリフトの影響を受けずに、各波長の透過率或いは反射率を常に精度良く測定することができる。これにより、光強度の変化を補正せずに、高精度な膜厚制御が可能になる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜方法において、前記同定した膜厚から前記薄膜を所望の膜厚にするための残りの成膜時間を計算し、この計算後、前記中断した成膜を再開して前記計算された残りの成膜時間に達するまで成膜を行うことを要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、成膜の再開時から計算された残りの成膜時間に達したら成膜を終了することで、所望の膜厚の薄膜を精度良く形成することができる。
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜方法において、前記光学薄膜が多層膜である場合、現在成膜中の薄膜の膜厚を、すでに成膜された単層或いは複数の層からなる下層の状態を考慮して前記波形の形状から同定することを要旨とする。
【００１９】
この構成によれば、多層膜の光学薄膜を作製する際に、各層の薄膜の膜厚を高精度に制御することができる。これにより、上記表１に示すエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタのように、層数も多く、かつ各層の膜厚精度も高い精度が要求される光学薄膜を高精度に作製することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、基板上に薄膜を形成するための成膜制御手段を備える光学薄膜の成膜装置において、前記薄膜に多数の波長の光を照射する光源と、前記薄膜の成膜中にその成膜を中断した状態で前記薄膜に照射される前記多数の波長の光を受け、多数の波長について前記薄膜の透過率或いは反射率をそれぞれ測定する多波長測光手段と、該多波長測光手段による測定で得られる前記薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から同薄膜の膜厚を同定する膜厚同定手段とを備え、前記膜厚同定手段により同定された前記膜厚に基づいて残りの膜厚の成膜を行うことを要旨とする。
【００２１】
この構成によれば、成膜を中断した状態で多数の波長について薄膜の透過率或いは反射率をそれぞれ測定し、この測定により得られる薄膜の透過スペクトル或いは反射スペクトルの波形の形状から同薄膜の膜厚を膜厚同定手段により同定するので、高精度な膜厚制御が可能になる。これにより、層数が多くて高精度な膜厚制御が要求されるエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタの製作が可能になる。また、多波長モニタ方式により一つの波長についての測定値でなく、上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、請求項１と同様の上記作用効果（イ）〜（ホ）を奏する。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の光学薄膜の成膜装置において、前記光源として白色光源を用いたことを要旨とする。
この構成によれば、光源として白色光源を用いたことにより、広範な波長が利用できる。これにより、さらに高精度な膜厚制御が可能になる。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項７又は８に記載の光学薄膜の成膜装置において、前記多波長測光手段として瞬間マルチ測光器を用いたことを要旨とする。
この構成によれば、多数の波長についての薄膜の透過率或いは反射率を、瞬間マルチ測光器により短時間でそれぞれ測定することができる。
【００２４】
請求項１０に係る発明は、請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学薄膜の成膜装置において、前記光源から出射される前記多数の波長の光で、前記薄膜を通さない光を前記多波長測光手段に直接入射させ、その光の強度を同多波長測光手段で直接測定可能にする光源強度測定手段をさらに含むことを要旨とする。
【００２５】
この構成によれば、多数の波長についての薄膜の透過率或いは反射率を、光源から出射される多数の波長の光で、薄膜を通しての測定と同時に測定した薄膜を通らない光の強度の測定値を基準にして算出することができる。このため、光源から出射される多数の波長の光の強度変化による影響を受けずに、各波長についての反射率或いは透過率を常に精度良く測定できる。これにより、その強度変化を補正せずに、高精度な膜厚制御が可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をスパッタリングによる光学薄膜の成膜方法および光学薄膜の成膜装置に適用した実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
［一実施形態］
図１は、本発明の一実施形態による光学薄膜の成膜方法を用いた光学薄膜の成膜装置を示している。この成膜装置は、スパッタリング現象によりターゲット表面から放出される原子を、ターゲットと対向するようにカルーセルの外面に取り付けられた基板の表面に被着・堆積させて薄膜を形成するスパッタリング装置である。このスパッタリング装置１１は、真空チャンバ１２と、基板保持部材としての円筒形のカルーセル１３と、成膜制御手段としての成膜制御装置１４とを備える。
【００２８】
真空チャンバ１２には、真空ポンプ（図示省略）が取り付けられている。また、真空チャンバ１２には、真空ポンプにより高真空に排気された後、Ａｒなどの不活性ガスを導入するためのガス導入管（図示省略）が取り付けられている。
【００２９】
カルーセル１３はモータ（図示省略）により駆動されて図１の矢印方向に回転可能であり、その外周面（外面）には基板１５が取り付けられている。また、真空チャンバ１２内には、ターゲット１６が基板１５と対向するような高さ位置で、ターゲット電極上に取り付けられている。このターゲット電極は高周波電源或いは直流電源（いずれも図示省略）に接続され、同電源からターゲット電極への電力供給が成膜制御装置１４によって制御される。この成膜制御装置１４は、ターゲット電極への電力の供給・停止や、カルーセル１３の回転・停止等、基板１５上に薄膜を形成するための制御を実行するように構成されている。なお、以下の説明で用いる「成膜開始」とは、成膜制御装置１４によりターゲット電極への電力供給が開始されることを意味する。また、「成膜の中断」とは、基板１５上に薄膜を形成している成膜中にその電力供給を一旦停止することである。
【００３０】
さらに、スパッタリング装置１１は、光源としての白色光源２０と、多波長測光手段としての瞬間マルチ測光器２１と、膜厚同定手段としての計算装置２２とを備えている。また、スパッタリング装置１１には、カルーセル１３の回転中に基板１５が白色光源２０の発光部２０ａと瞬間マルチ測光器２１の受光部２１ａとの間を通過する時に、基板１５上に形成される薄膜の透過スペクトルを採取するための測定経路３０が設けられている。つまり、基板１５が発光部２０ａと受光部２１ａとの間を通過する時、発光部２０ａから出射される白色光（多数の波長の光）が基板１５上の薄膜を透過して瞬間マルチ測光器２１の受光部２１ａに入射するようになっている。
【００３１】
瞬間マルチ測光器２１は、カルーセル１３の回転中に発光部２０ａから出射されて基板１５上の薄膜を透過する白色光を受光部２１ａで受光し、その薄膜の透過スペクトルをごく短時間、例えば１００ｍｓｅｃで採取できるようになっている。つまり、瞬間マルチ測光器２１は、白色光に含まれる多数の波長について薄膜の透過率をごく短時間で測定できる。なお、白色光に含まれる多数の波長について透過率を測定する波長範囲（以下、「モニタする波長範囲」という。）は、光通信用光学フィルタで必要なフィルタ特性の波長領域を用いることもできる。ここでは、モニタする波長範囲は、透過スペクトルの波形の変化が最も大きい波長範囲を、発光部２０ａからの出射光の強度および瞬間マルチ測光器２１の検出感度を考慮して設定されるのが好ましい。例えば、エッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタの場合、モニタする波長範囲は４００〜８００ｎｍ程度の範囲である。
【００３２】
なお、図２では、モニタした波長範囲が６００〜７５０ｎｍの透過スペクトルが示されている。図２において、「・」は前記波長範囲内で多数の波長について測定された透過率の測定値（多波長の透過率測定値）をそれぞれ示し、曲線は膜厚を同定するための計算同定値を示している。
【００３３】
計算装置２２は、瞬間マルチ測光器２１による測定で得られる薄膜の透過スペクトルから同薄膜の膜厚を同定する計算処理を行うとともに、同定した膜厚から基板１５上の薄膜を所望の膜厚にするための残りの成膜時間を計算する。この計算結果が計算装置２２から成膜制御装置１４へ出力される。このような膜厚を同定するための計算処理と、残りの成膜時間の計算処理を行う計算装置２２は、マイクロコンピュータで構成されている。
【００３４】
計算装置２２のメモリ例えばＲＯＭには、図２の「・」で示す多数の波長についての透過率測定値をつなげてできる透過スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定するための計算処理を実行するためのアルゴリズムと、膜厚を変化させて図２の計算同定値を算出するための計算式とが格納されている。ここで使用するアルゴリズムは、数学的には降下法という方法で、基本的には次のような手順をとる。また、図２では、２４層目の薄膜における多数の波長について透過率をそれぞれ測定した測定結果、つまり２４層目の薄膜の透過スペクトルを示している。
【００３５】
（１）図２の波長範囲内でそれぞれ測定した各波長での透過率測定値と、膜厚を変化させて得られる図２の曲線上における対応する各波長での透過率計算値とのずれを足し合わせ、これを評価値とする。
【００３６】
（２）この評価値が小さくなるように膜厚の値を変化させ、評価値が変化しなくなったところ、つまり計算同定値を示す図２の曲線が上記透過スペクトル全体の波形の形状に一致したところで、その時の膜厚の値を薄膜の膜厚と同定する。
【００３７】
また、計算装置２２のメモリ例えばＲＯＭには、同定した膜厚から残りの成膜時間を計算するために、膜厚を成膜時間に換算する係数が格納されている。
次に、上記構成を有するスパッタリング装置１１により基板１５上に光学薄膜を形成する成膜方法を説明する。この成膜方法は、下記の工程１〜工程６からなる。
【００３８】
（工程１）成膜制御装置１４により図示を省略した上記モータを駆動してカルーセル１３の回転を開始させるとともに、高周波電源或いは直流電源からターゲット電極への電力供給を開始する（成膜開始）。これにより、基板１５の表面に薄膜が均一に形成され始める。
【００３９】
（工程２）こうして成膜を開始した時点からの時間を成膜制御装置１４により計り、その時間が予め計算しておいた成膜終了時間の数％前になったと判定された時点で、成膜制御装置１４はターゲット電極への電力供給を停止する（成膜中断）。その成膜終了時間は、成膜前に成膜速度から計算しておき、成膜制御装置１４のメモリ例えばＲＯＭに格納しておく。
【００４０】
（工程３）こうして成膜を中断した状態で、カルーセル１３の回転中に白色光源２０の発光部２０ａから出射される白色光（多数の波長の光）を基板１５上の薄膜に照射して多数の波長について同薄膜の透過率或いは反射率を瞬間マルチ測光器２１により測定する。このとき、発光部２０ａから出射される白色光は、測定経路３０を通り、基板１５上の薄膜を透過して瞬間マルチ測光器２１の受光部２１ａに入射する。その白色光を受光部２１ａで受光した瞬間マルチ測光器２１は、多数の波長について薄膜の透過率をそれぞれごく短時間、例えば１００ｍｓｅｃで測定する。つまり、これら多数の測定値（多波長の透過率測定値）からなる薄膜の透過スペクトルをごく短時間で採取する。
【００４１】
（工程４）こうして採取した薄膜の透過スペクトルの波形の形状から現在の膜厚を同定する。膜厚を同定するための計算処理は、計算装置２２により、上述した降下法により上記手順で実行される。
【００４２】
（工程５）同定した膜厚から基板１５上の薄膜を所望の膜厚にするための残りの成膜時間を計算装置２２により計算する。この計算された残りの成膜時間を表す信号が計算装置２２から成膜制御装置１４に出力される。
【００４３】
（工程６）成膜制御装置１４は、計算装置２２から残りの成膜時間を表す信号を受けた時点で、高周波電源或いは直流電源からターゲット電極への電力供給を再開して成膜を再開させ、計算された残りの成膜時間に達した時点でその電力供給を停止して成膜を終了する。
【００４４】
上記工程１〜６を必要な薄膜層数繰り返す。例えば、基板１５上に光学薄膜として上記表１に示すエッジフィルタを形成する場合には、薄膜層数５９だけ上記工程１〜６を繰り返す。また、その光学薄膜として上記表１に示すバンドパスフィルタを形成する場合には、薄膜層数６３だけ上記工程１〜６を繰り返す。つまり、光学薄膜がエッジフィルタやバンドパスフィルタなどの多層膜である場合、現在成膜中のある層の薄膜の膜厚を、すでに成膜された単層或いは複数の層からなる下層の状態を考慮して前記波形の形状から同定する。こうした作業を薄膜層数だけ繰り返す。
【００４５】
図３には、以上説明した成膜方法により作成されたバンドパスフィルタの試作結果を点線で示してある。この図から、実線で示す設計値にほぼ近い試作結果が得られていることが分かる。なお、図３に示すバンドパスフィルタと表１に示すバンドパスフィルタとは、層数は同じであるが、他の仕様は異なっている。
【００４６】
なお、図１では説明を簡単にするために、カルーセル１３の外周面に取り付けた１つの基板１５しか描かれていないが、その外周面には、図４に示すように一列に配置した複数の基板１５が取り付けられる。また、複数の基板１５を２列以上に配置するようにしてもよい。
【００４７】
また、カルーセル１３がたとえ透明体であっても、そこには膜が付くので、カルーセル１３には、測定経路確保のために測定用基板の反対側に開口を設けておく必要がある。また、白色光源２０の強度を同じ測光器、すなわち瞬間マルチ測光器２１で監視するためには、カルーセル１３には基板の無い個所で発光部２０ａから受光部２１ａへの測光経路を確保するための、互いに周方向に１８０度ずれた位置に２つの開口を設けておく必要がある。これら２つの開口が、光源から出射される多数の波長の光で、薄膜を通さない光を瞬間マルチ測光器２１の受光部２１ａに直接入射させ、その光の強度を瞬間マルチ測光器２１で直接測定可能にする光源強度測定手段に相当する。
【００４８】
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
・成膜を中断した状態で多数の波長について薄膜の透過率をそれぞれ測定し、この測定により得られる薄膜の透過スペクトル（図２参照）の波形の形状から薄膜の膜厚を同定する（上記「多波長モニタ方式」）ので、高精度な膜厚制御が可能になる。これにより、層数が多くて高精度な膜厚制御が要求されるエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタを製作することができる。
【００４９】
・多波長モニタ方式により一つの波長についての測定値でなく、透過スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、光源を安定化するための厳密な温度制御や高度のノイズ対策等が不要になるとともに、反射率を高いＳ／Ｎ比で測定するための瞬間マルチ測光器２１の工夫等も不要になる。その結果、設備が簡単になり、設備に要するコストを低く抑えることができる。
【００５０】
・多波長モニタ方式により透過スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、本実施形態におけるカルーセルタイプのスパッタリング方法のように、回転するカルーセル１３に取り付けた基板１５上の薄膜の光学特性（膜厚）を常時監視できない場合でも、十分な測定精度を得ることができる。
【００５１】
・多波長モニタ方式により透過スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、設計膜厚に対してその都度測定波長を変更する必要がなく、光源は白色光源２０のみでよい。
【００５２】
・多波長モニタ方式により透過スペクトルの形状から薄膜の膜厚を同定するため、薄膜に若干の散乱（５％以下）が生じ、その散乱が光学薄膜毎に変わっても、十分な再現性および膜厚制御精度を得ることができる。
【００５３】
・上記モニタする波長範囲は、透過スペクトルの波形の変化が最も大きい波長範囲を、発光部２０ａからの出射光の強度および瞬間マルチ測光器２１の検出感度を考慮して設定される。例えば、本実施形態では、モニタした波長範囲を６００〜７５０ｎｍとしている（図２参照）。これにより、薄膜の透過スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚をより精度良く同定することができ、さらに高精度な膜厚制御が可能になる。
【００５４】
・多数の波長についての薄膜の透過率或いは反射率の測定とほぼ同時に、基板１５および薄膜を通らない白色光の強度を測定し、その測定値を基準にして透過率或いは反射率を算出するので、白色光源２０の長期ドリフトの影響を受けずに、各波長の透過率或いは反射率を常に精度良く測定することができる。これにより、白色光源２０の強度の変化を補正せずに、高精度な膜厚制御が可能になる。
【００５５】
・計算装置２２は同定した膜厚から薄膜を所望の膜厚にするための残りの成膜時間を計算し、この計算結果を受けて成膜制御装置１４は、中断した成膜を再開し、その再開時から残りの成膜時間に達したら成膜を終了することで、所望の膜厚の薄膜を精度良く形成することができる。
【００５６】
・光学薄膜がエッジフィルタやバンドパスフィルタなどの多層膜である場合、現在成膜中のある層の薄膜の膜厚を、すでに成膜された単層或いは複数の層からなる下層の状態を考慮して前記波形の形状から同定する。こうした作業を薄膜層数だけ繰り返す。これにより、多層膜の光学薄膜を作製する際に、各層の薄膜の膜厚を高精度に制御することができる。これにより、上記表１に示すエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタのように、層数も多く、かつ各層の膜厚精度も高い精度が要求される光学薄膜を高精度に作製することができる。
【００５７】
［変形例］
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記一実施形態では、基板１５上の薄膜に白色光を照射して多数の波長について薄膜の透過率をそれぞれ測定するようにしているが、同薄膜からの反射光を前記受光部２１ａで受け、多数の波長について薄膜の反射率をそれぞれ測定する場合にも本発明は適用される。この場合、その測定により得られる薄膜の反射スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定することができる。
【００５８】
・上記一実施形態では、多数の波長についての薄膜の透過率を断続的にモニタするカルーセル方式のスパッタリング装置について説明したが、基板が固定部材に取り付けられ、薄膜の透過率を常時モニタできるスパッタリング装置にも本発明は適用可能である。
【００５９】
・上記一実施形態では、スパッタリング装置について説明したが、真空蒸着による成膜装置にも本発明は適用可能である。
・上記表１には、エッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタを例として示してあるが、本発明は、層数が多くて高い膜厚精度が要求される光学薄膜を成膜するのに広く適用可能である。
【００６０】
・上記一実施形態では、透過スペクトルの波形の形状から薄膜の膜厚を同定するための計算処理を実行するためのアルゴリズムとして降下法を用いたが、これに代えて最急降下法、共役勾配法、シンプレックス法、焼きなまし法、減衰最小自乗法なども使用してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び請求項７に係る発明によれば、高精度な膜厚制御が可能になり、層数が多くて高精度な膜厚制御が要求されるエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光通信用光学フィルタを製作することができる。また、光源を安定化するための厳密な温度制御や高度のノイズ対策等が不要になるとともに、透過率或いは反射率を高いＳ／Ｎ比で測定するための受光器の工夫等も不要になる。その結果、設備が簡単になり、設備に要するコストを低く抑えることができる。また、基板上の薄膜の光学特性（膜厚）を常時監視できない場合でも、十分な測定精度を得ることができる。また、多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、設計膜厚に対してその都度測定波長を変更する必要がなく、多数の波長の光を出射する光源例えば白色光源のみでよい。また、多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、光源や受光器の長時間ドリフトの影響を相殺できるので、長時間にわたって成膜を行う場合でも、光源からの出射光の強度変化や受光器の検出感度変化を補正する操作や機構を必要とせずに、安定した膜厚制御が可能になる。さらに、多波長モニタ方式により上記波形の形状から薄膜の膜厚を同定するため、薄膜に若干の散乱（５％以下）が生じ、その散乱が光学薄膜毎に変わっても、十分な再現性および膜厚制御精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態による光学薄膜の成膜装置を示す概略構成図。
【図２】２４層目の薄膜の透過スペクトルを示すグラフ。
【図３】一実施形態により製作したバンドパスフィルタの透過率特性を示すグラフ。
【図４】カルーセルに複数の基板を取り付けた成膜装置を示す斜視図。
【符号の説明】
１１…成膜装置としてのスパッタリング装置、１４…成膜制御手段としての成膜制御装置、１５…基板、２０…光源としての白色光源、２１…多波長測光手段としての瞬間マルチ測光器、２２…膜厚同定手段としての計算装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年10月18日(2002.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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