(57)【要約】【目的】レーザーを用いて光学薄膜の膜厚測定を行う場合に、レーザー光の干渉性に伴なって発生する膜厚制御、膜厚測定の不安定性を除去して、高精度の膜厚制御が可能な光学膜厚測定方法及び装置を提供する。【構成】レーザー光源から出射するレーザー光を、出射筒から膜厚測定用基板に投光し、該膜厚測定用基板からの透過光又は反射光を受光器で受光して、その透過率又は反射率の変化から、前記膜厚測定用基板に堆積された光学薄膜の膜厚を測定する方法のおいて、前記レーザー光は、位相特性及び偏光特性を変化させて干渉性を弱めた状態として前記膜厚測定用基板へ投光する。また、前記膜厚測定用基板には入射光と裏面からの反射光との干渉防止処理を施したものを使用し、かつ該膜厚測定用基板の温度を一定に保った状態で膜厚測定を行う。【選択図】　図４
2004069490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源から出射するレーザー光を、出射筒から膜厚測定用基板に投光し、該膜厚測定用基板からの透過光又は反射光を受光器で受光して、その透過率又は反射率の変化から、前記膜厚測定用基板へ堆積された光学薄膜の膜厚を測定する方法であって、
前記レーザー光は、位相特性及び偏光特性を変化させて干渉性を弱めた状態として前記膜厚測定用基板へ投光することを特徴とする光学薄膜の膜厚測定方法。
【請求項２】
位相特性及び偏光特性を変化させて干渉性を弱めたレーザー光の入射光を、裏面からの反射光との干渉防止処理が施された膜厚測定用基板に投光し、かつ温度制御手段により前記膜厚測定用基板の温度を一定に保った状態で膜厚測定を行うことを特徴とする請求項１記載の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記レーザー光源から出射された直線偏光のレーザー光を、デポラライザーあるいは偏光解消板を透過させることによって非偏光状態とし、更に平行ビームであるレーザー光を、レンズを透過させて集光することによって位相差を生じた状態として、膜厚測定用基板へ投光することを特徴とする請求項２記載の光学簿膜の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記デポラライザーあるいは偏光解消板は、レーザー光の伝送路である光ファイバを含む光路上に配置するとともに、出射筒内部にレンズを用いた光学系を設置してレーザー光を集光して、前記膜厚測定用基板へ投光することを特徴とする請求項３記載の光学薄膜の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記膜厚測定用基板は、該膜厚測定用基板裏面側の厚さ方向の平行度を微小角度違えるとともに、該膜厚測定用基板裏面に反射防止膜を備えたことを特徴とする請求項２記載の光学薄膜の膜厚測定方法。
【請求項６】
前記膜厚測定用基板は、レーザー光が該膜厚測定用基板に入射する点を基準点とし、レーザー光出射面で反射したレーザー光が入射面に戻ってきた点を反射点とした時、基準点と反射点との距離がレーザー光の波長よりも長くなるように、前記膜厚測定用基板の厚さ方向の平行度に微小角度を持たせたことを特徴とする請求項５記載の光学薄膜の膜厚測定方法。
【請求項７】
前記膜厚測定用基板の温度を一定に保つための温度制御手段は、放射型温度計を用いて前記膜厚測定用基板の温度を測定し、予め設定された温度とその実測温度とを温度調節器で比較・演算し、その結果を基に前記膜厚測定用基板の温度が常に一定となるように、ハロゲンヒータ用電力調整器を制御することを特徴とする請求項２記載の光学薄膜の膜厚測定方法。
【請求項８】
レーザー光源から出射するレーザー光を、出射筒から膜厚測定用基板に投光し、該膜厚測定用基板からの透過光又は反射光を受光器で受光して、その透過率又は反射率の変化から、前記膜厚測定用基板へ堆積された光学簿膜の膜厚を測定する装置であって、
前記レーザー光を、位相特性及び偏光特性を変化させて干渉性を弱めた状態として、前記膜厚測定用基板へ投光する手段と、
前記膜厚測定用基板における、投光されたレーザー光の入射光と、該膜厚測定用基板裏面からの反射光との干渉防止手段と、
前記膜厚測定用基板の温度を一定に保つための温度制御手段を備えたことを特徴とする光学薄膜の膜厚測定装置。
【請求項９】
前記レーザー光源から出射された直線偏光のレーザー光を、デポラライザーあるいは偏光解消板を透過させて集光することによって位相差を生じた状態として、前記膜厚測定用基板へ投光することを特徴とする請求項８記載の光学薄膜の膜厚測定装置。
【請求項１０】
前記デポラライザーあるいは偏光解消板は、レーザー光の伝送路である光ファイバを含む光路上に配置されるとともに、出射筒内部にレンズを用いた光学系を設置してレーザー光を集光し、前記膜厚測定用基板へ投光することを特徴とする請求項９記載の光学薄膜の膜厚測定装置。
【請求項１１】
前記膜厚測定用基板は、該膜厚測定用基板裏面の厚さ方向の平行度を微小角度違えるとともに、該基板裏面に反射防止膜を備えたことを特徴とする請求項８記載の光学薄膜の膜厚測定装置。
【請求項１２】
前記膜厚測定用基板は、レーザー光が該膜厚測定用基板に入射する点を基準点とし、レーザー光の出射面で反射したレーザー光が入射面に戻ってきた点を反射点とした時、基準点と反射点との距離がレーザー光の波長よりも長くなるように、前記膜厚測定用基板の厚さ方向の平行度に微小角度を持たせたことを特徴とする請求項１１記載の光学薄膜の膜厚測定装置。
【請求項１３】
前記膜厚測定用基板の温度を−定に保つための温度制御手段は、放射型温度計を用いて該膜厚測定用基板の温度を測定し、予め設定された温度とその実測温度とを温度調節器で比較・演算し、その結果を基に該膜厚測定用基板温度が一定となるように、ハロゲンヒータ用電力調整器を制御することを特徴とする請求項８記載の光学薄膜の膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成用装置に搭載する光学膜厚計測装置に関するものであり、特にＤＷＤＭ（　Ｄｅｎｓｅ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　）等に使用される光学多層膜フィルタの成膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光の干渉を利用した光学薄膜は、眼鏡に代表される各種レンズに施される反射防止膜や映像機器、レーザー機器等に用いられる各種フィルター・ミラー等の様々な製品に応用されている。
【０００３】
光学薄膜に要求される波長、透過率あるいは反射率、偏光特性等の光学的特性を決定する要因は基板温度、成膜速度等種々挙げられるが最も考慮すべき要因は、光学薄膜の膜厚である。しかも光の干渉効果を用いるために、光路長である光学膜厚ｎ・ｄ（ｎ：屈折率、ｄ：物理的膜厚）の制御が最も重要となる。
ここで、屈折率ｎｇの透明基板上に屈折率ｎｍの薄膜を厚さｄにわたって堆積させ、空気中または真空中で波長λの光を入射した際、エネルギー反射率Ｒは
【数１】
2004069490.tif 000003
で表される。
【０００４】
図１は透明基板上の屈折率を１．５２とした時の光学膜厚ｎｍ・ｄと反射率Ｒの関係を示したものである。光の干渉に伴いｎｇ＜ｎｍの場合エネルギー反射率Ｒは増加し、ｎｇ＞ｎｍの時は反対に減少するが、ｎｍ・ｄ＝λ／４で共に極値となる。このように、光学膜厚ｎｍ・ｄがλ／４の整数倍となる毎にエネルギー反射率Ｒは極値となる。光学薄膜は光学膜厚の増加に伴い反射率又は透過率が周期的に変化する特性を利用しており、光学膜厚計測装置は反射率又は透過率の変化から光学膜厚を観測・制御するものである。
【０００５】
図２に、従来の光学膜厚計測装置を具備した真空成膜装置の概略構成図を示す。成膜装置は主に、真空容器１、試料６、該試料６を搭載する基板ドーム５、基板加熱ヒータ７、成膜材料を蒸発させる電子ビーム蒸発源２、蒸着経路を遮断するシャッタ３、成膜速度を制御する水晶膜厚センサ４により構成される。
成膜の際は、真空容器１内部を図示していない真空ポンプにより１×１０−５Ｐａ台の圧力にまで排気し、回転可能な基板ドーム５上に搭載された試料６を基板加熱ヒータ７により加熱する。光学薄膜である誘電体の成膜には電子ビーム蒸発源２が用いられる。
水晶膜厚センサ４はその振動数変化量から蒸発速度を検出し、図示していない電子ビームコントローラに検出信号をフィードバックし、成膜速度を制御する。
図中破線枠内は光学膜厚計測装置であり、主にモニタガラス８、投光器１１、受光器１２及びコントローラ１３で構成される。
コントローラ１３は、光電変換された電気信号の処理回路、波長等を制御する光学系制御回路、ＣＰＵ系回路から構成される。
投光器１１の光源には一般的にハロゲンランプが用いられる。投光器１１内部では図示していない分光器が白色光を分光し、任意波長λの単色光を選択する。選択された単色光は覗き窓９を介してモニタガラス８へ投射され、一部が反射光となり、残りが透過光となる。モニタガラス８を透過した単色光は、覗き窓１０を介して受光器１２に入射する。受光器１２は、モニタガラス８上に堆積した光学薄膜の膜厚により変化した透過光量を電気信号に光電変換し、光電変換された電気信号をコントローラ１３が演算処理し、透過率が極値に達する時点を検出する。
透過光強度が極値に達する際、コントローラ１３は制御部１４に信号を送り、制御部１４はシャッタ３を閉じ、電子ビーム蒸発源２への電力供結を停止し成膜を終了させる。これにより、試料６の膜厚がλ／４の整数倍となった時点で成膜が終了する。
【０００６】
前述した反射防止膜や各種フィルタ、各種ミラー成膜時の光学薄膜の膜厚制御には従来から図２に示す光学膜厚計測装置が使用されている。
【０００７】
一方、ＤＷＤＭ用合分波器内部で使用される狭帯域バンド・パス・フィルタ（以下ＮＢＰＦと略称する）も光の干渉を利用した光学薄膜の応用製品の一つであり、その構造は高・低屈折率誘電体物質を交互に堆積し、層界面からの多重反射を利用して所望のフィルタリング特性を得るものである。図７はＮＢＰＦの基本構造であるが、透過波長λに対して各層の光学膜厚がλ／４、すなわち高屈折率物質７０と低屈折率物質７１のペアでλ／２となるよう多層化することにより、層界面からの反射光が同相で加算されて反射帯層７２となる。反射帯層７２は２つ存在し、間に光学膜厚がλ／２の整数倍となるスペーサ層７３を配置して対向させるファブリペロー構造のフィルタとなる。ＮＢＰＦでは、ファブリペロー構造のフィルタを複数段接続し、その積層数は１００層以上の多層構造となる。
【０００８】
ＤＭＤＷで使用されるＮＢＰＦに対する光学特性は、中心波長精度０．１ｎｍ以下、透過帯域幅０．６ｎｍと従来の光学フィルタの１／１０であり、尚かつ隣接チャンネルとの遮断特性２５ｄＢ以上が要求されている。このような仕様を満たすためには、１００層以上に及ぶ各層の光学膜厚を０．０１％以下の精度で制御する必要があるため、光学膜厚計測装置には表１に示す性能が要求される。
【表１】
2004069490.tif 000004
【０００９】
上記要求事項を満足させるため、従来は前記分光器の波長分解能、波長精度を向上させていたが、波長分解能向上に従い絶対光量は低下し、光量安定性は悪化するため、最近では光学膜厚計測装置の光源に波長可変レーザーが使用されている。
波長可変レーザーの仕様の一例を表２に示す。
【表２】
2004069490.tif 000005
【００１０】
波長再現性±１ｐｍ、波長安定度±１ｐｍと、表１に示した要求性能を満足するとともに出力レベルも最大で５００ｍＷが得られることから、ＮＢＰＦの膜厚制御用光学膜厚計測装置の光源としては十分な性能を有していることが判る。
【００１１】
図３に、レーザー光を光源として用いた光学膜厚計測装置搭載のＮＢＰＦ用真空成膜装置の概略構成図を示す。
図２に示す装置と同様の部分は、同一符号を付して説明を省略する。
【００１２】
成膜の際は、真空容器１内部を図示していない真空ポンプにより排気し、基板ドーム３０上に搭載された成膜基板２０を基板加熱ヒータ７並びにハロゲンヒータ２７により加熱する。ハロゲンヒータ２７は真空容器１外部に設置される電力調整器２９と、低圧導入電極２８を介して接続される。
更に、特開２００１−７３１３６号公報に開示される方法を採用し、高周波電源２６よりマッチングボックス２５、高周波導入電極２４を介して基板ドーム３０に例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を直接印加し、基板ドーム３０と電子ビーム蒸発源２との間にグロー放電を誘起させ、プラズマを発生させる。ここで、電子ビーム蒸発源２に電力を供給し、成膜材料を蒸発させると、基板ドーム３０に取り付けられた成膜基板２０表面には自己誘起された負の直流電界が生じ、その高いエネルギーで高充填密度な薄膜か成膜基板２０上に形成される。マッチングボックス２５は高周波電源２６の出力インピーダンスと負荷である基板ドーム３０を含む放電機構のインピーダンスの整合をとるものである。
基板ドーム３０の中心に取り付けられた成膜基板２０は、基板内膜厚分布の均一化を図るため、図示していない高速回転機構により基板ドーム３０と共に１０００ｒｐｍで回転する。
図中破線枠内に示される光学膜厚計測装置は、レーザー光源２１、出射筒２３、受光器１２、コントローラ１３で主に構成される。レーザー光源２１から放出されたレーザー光は、光ファイバ２２を伝送し、出射筒２３から覗き窓９を介して成膜基板２０へ照射される。成膜基板２０を透過したレーザー光は覗き窓１０を介して受光器１２に入射され、その透過光強度から膜厚測定を行なう。
ＮＢＰＦ用真空成膜装置では、成膜をしながら直接膜厚を監視する直視型が採用される。即ち、成膜基板２０はそのまま膜厚測定用基板として用いられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、レーザー光はその発生の過程により、単色性に優れ、位相が揃い、偏光状態であるという特徴を持つ。この単色性により、膜厚計測装置の光源にレーザー光を使用することは、波長選択性に優れているものの、一方で、位相が揃い、且つ偏光状態であるためにその強い干渉性が問題となる。
干渉性の強いレーザー光を光源に使用する結果、成膜基板への入射光と成膜基板裏面からの反射光が干渉し、成膜基板が電子ビーム及びイオン／プラズマからの輻射熱、基板加熱等による温度上昇に伴い熱膨張し光路長が変化することにより、入射光と反射光の干渉状態が変化する。結果的に受光器で測定する光量が周期的に変動し、膜厚制御が不安定となる大さな問題を抱えている。
【００１４】
図８は図３に示す従来のＮＢＰＦ用真空成膜装置において、基板加熱ヒータ７を設定温度２５０℃、ハロゲンヒータ２７を設定温度４００℃で制御し、尚かつ高周波電源２６より基板ドーム３０に１．５ｋＷの高周波電力を印加してプラズマを発生させ、更に電子ビーム蒸発源２による蒸発物質（Ｔａ２Ｏ５）の溶かし込みを行った際の光量変動を測定した結果である。同図は、横紬に時間を表し、縦軸に受光器１２に入射した透過光の光量レベルを表している。同図より約±４％の周期的な光量変動が発生していることが判る。
【００１５】
図９は図３に示す従来のＮＢＰＦ用真空成膜装置を用いてＮＢＰＦを作成した際の光学膜厚計測装置の光量変化曲線である。同図は、横軸に時間を表し、縦軸に受光器１２に入射した透過光の光量レベル表している。この図から明らかなように、この装置においては、前記した周期的な光量変動が発生しているため極めて不安定な光量変化を示し、膜厚制御は不可能であった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決する為、▲１▼レーザー光の干渉性を弱め、▲２▼入射光と反射光の干渉を低減し、▲３▼干渉状態を安定させる対策を行い、干渉状態の変化に伴い発生する光量変動を抑制し、高精度の膜厚制御が可能な光学膜厚計測装置を提供することを目的とするものである。
具体的には、位相特性及び偏光特性を変化させて干渉性を弱めたレーザー光を、膜厚測定用基板、特に入射光と裏面からの反射光との干渉防止対策が施された膜厚測定用基板に投光し、該基板温度の一定化を行なった状態で、膜厚測定を行なうものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成の説明
図４は、本発明の一実施形態である光学膜厚計測装置を具備した真空成膜装置の概略構成図である。図２及び図３に示す従来例と同様の部分は、同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
図中破線枠内に示す膜厚計測装置は、レーザー光源２１と、該レーザー光源２１から放出されたレーザー光を伝送する光ファイバ２２と、真空容器１内部の成膜基板４０ヘレーザー光を照射する出射筒４５と、レーザー光源２１から出射筒４５に至る光ファイバ２２を含む光路上に設けられたデポラライザー４４と、成膜基板４０を透過したレーザー光を測定する受光器１２と、レーザー光源２１と受光器１２に接続されるコントローラ１３により構成される。
デポラライザー４４は直線偏光の光を非偏光にする装置であり、レーザー光源２１より出射された直線偏光のレーザー光は、非偏光とされることにより、干渉性を弱められる。
【００１９】
図６はレーザー光とレンズを用いた光学系の説明図である。
出射筒４５内部でレーザー光６０をレンズ６１により集光し、出射筒４５内部での光束面積の１／１０以下の光束面積となる位置で成膜基板４０にレーザー光６０を照射する。成膜基板４０を透過し発散したレーザー光６０を、再度レンズ６２により集光し、受光器１２へと入射させる。
平行ビームであるレーザー光６０をレンズ６１で集光した場合、球面収差を生じ、かつレーザー光６０の中心部と外周部とでは光路長が異なるため、光路差分の位相差が生じる。これにより、成膜基板４０への入射光は位相差を生じ干渉性が弱まる。
【００２０】
図５は本発明成膜基板の詳細を示す概略図である。
成膜基板４０裏面には反射光を低減するための反射防止膜５０が形成されている。
又、レーザー光が成膜基板４０表面に入射する点を基準点５１とし、成膜基板４０裏面で反射したレーザー光が成膜基板４０表面に戻る点を反射点５２として、基準点５１と反射点５２の距離がレーザー光の波長よりも長くなるよう成膜基板４０裏面側に微小角度の傾斜を持たせ、成膜基板４０裏面での反射光が入射光路上に戻るのを防ぎ、入射光と反射光との干渉を低減する。
【００２１】
真空容器１外部から覗き窓４１を介して成膜基板４０の温度を測定する放射型温度計４２は、温度調節器４３と接続され、該温度調節器４３は、電力調整器２９に接続される。
成膜時、放射型温度計４２により測定された成膜基板４０の温度データは温度調節器４３に入力される。温度調節器４３は、予め設定された温度と実測温度を比較・演算し、その結果を基に、成膜基板４０が電子ビームからの輻射熱やプラズマ発生時の熱を受けても基板温度が一定となるよう、ハロゲンヒータ２７用電力調整器２９を制御し、干渉状態の安定化を図る。
【００２２】
（２）実施例の作用・動作の説明
上記膜厚計測装置は、デポラライザー４４並びに出射筒内部レンズ６１により干渉性を弱めた波長λのレーザー光を入射光と反射光の干渉防止対策を施した図に示す成膜基板４０に照射し、基板温度の一定化を行なった状態で、従来例と同様に膜厚がλ／４となると透過率又は反射率が極値となることを利用して膜厚を計測、制御する。
【００２３】
図１０乃至図１４に、本発明を使用した際の光量変動を測定した結果を示す。図は全て、横軸に時間を表し、縦軸に受光器１２に入射した透過光の光量レベルを表している。
光量変動は、基板加熱ヒータ７を設定温度２５０℃、ハロゲンヒータ２７を設定温度４００℃で制御し、尚かつ高周波電源２６より基板ドーム３０に１．５ｋＷの高周波電力を印加してプラズマを発生させ、更に電子ビーム蒸発源２による蒸発物質（Ｔａ２Ｏ５）の溶かし込みを行った状態で測定し、図８と同条件とした。
【００２４】
図１０は、本発明出射筒４５を用い、光束φ１０ｍｍ（面積：約７９ｍｍ２）のレーザー光を、出射筒４５内部のレンズ６１により集光し、成膜基板入射時の光束をφ１ｍｍ（面積：約０．７９ｍｍ２）とした際の、光量変動を測定したものである。
図１０より、光量変動は約±２％であり、図８に示す従来装置における光量変動と比較すると約１／２に低減されていることが判る。
【００２５】
図１１は上記レーザー光の集光時、更にレーザー光源２１と出射筒４５の間に光ファイバ２２を介してデポラライザー４４を配置した際の光量変動を測定した結果である。光量変動は±０．５％以下であり、図１０の場合と比較すると光量変動は更に１／４以下に低減されていることが判る。
【００２６】
図１２は図１７に示した光学特性を有する反射防止膜５０を成膜基板裏面に形成した際の光量変動を測定した結果である。
図１２より、光量変動は±０．５％であり、図８に示す従来装置における光量変動と比較すると約１／８に低減されていことが判る。
【００２７】
図１３は上記反射防止膜５０を形成し、更に基準点５１と反射点５２との距離が４．５μｍとなるよう基板裏面を傾斜角度３０秒で研磨した成膜基板４０を使用した際の光量変動を測定した結果である。
光量変動は約±０．２％であり、図１２と比較すると光量変動は更に１／２以下に低減されていることが判る。
【００２８】
図１４は、図１０乃至図１３に示す実施例を全て組み合わせ、更に放射型温度計４２により成膜基板４０の温度計測し、ハロゲンヒータ２７用電力調整器２９を調整し、成膜基板４０の温度を±２℃以内で制御した際の光量変動を測定した結果である。
図１４より、光量変動は約±０．０１％であり、図８に示す従来装置における光量変動と比較すると、光量変動は約１／４００に低減されていることが判る。
【００２９】
図１５は、図４に示す装置を用いてＮＢＰＦを作成した際の光学膜厚計測装置の光量変化曲線である．
同図は、横軸に時間を表し、縦軸に受光器１２に入射した透過光の光量レベルを表している。
作成したＮＢＰＦはＴａ２０５とＳｉ０２の光学薄膜材料を用い、それらの光学膜厚はλ／４（λ：１５５０ｎｍ）で堆積・制御される。Ｔａ２０５とＳｉ０２の光学膜厚をλ／４とし、それぞれをＨ、Ｌとすると膜構成は、基板／〔ＨＬ〕７Ｈ８ＬＨ［ＬＨ］７Ｌ［ＨＬ］７Ｈ８ＬＨ［ＬＨ］７／大気の６３層とした。
成膜条件は温度調節器４３の設定温度を４００℃、真空容器１内の真空度は酸素ガスを導入にしてＴａ２０５成膜時は２．０×１０−２Ｐａ、Ｓｉ０２成膜時は１．５×１０−２Ｐａに保持され、Ｔａ２０５及びＳｉ０２の成膜速度はそれぞれ０．４ｎｍ／ｓｅｃ、０．８ｎｍ／ｓｅｃとした。
図１５と図９を比較すると、従来は光学膜厚計測装置での光学膜厚制御は不可能な状態であったが、本発明により極めて安定した光学膜厚制御が行われていることが判る。
【００３０】
図１６は図４に示す装置を用いて作成したＮＢＰＦの光学特性を示したものである。
同図は、横軸に波長を表し、縦軸に透過ロスを表している。
図１６より２バッチ連続成膜した時、中心波長は１バッチ目１５４９．４０ｎｍ、２バッチ目１５４９．４８ｎｍと０．１ｎｍ以下の再現性を得ていることが判る。
【００３１】
他の実施例の説明、他の用途への転用例の説明
前記実施例では、レーザー光を非偏光状態に変えるためにデポラライザー２５を用いたが、代わりに、光路上の任意の点に偏光解消板を配置しても同様の結果が得られる。
前記実施例では、受光器は成膜基板の透過光を測定したが、反射光を測定してもよい。
又、本発明は光通信帯で使用されるレーザー光に留まらず、今後飛躍的に応用範囲が増加するであろう青色レーザーや半導体微細加工技術には欠かせないエキシマレーザ一等の各種レーザー光にも応用可能であることから、その工業的価値は非常に顕著である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明で、レーザー光の干渉性を弱め、成膜基板を改良し、膜厚測定中基板温度を一定に保つ手段を備えたことにより、入射光と基板裏面からの反射光の干渉を低減し、干渉状態を安定化させることが可能となった。
これにより、干渉状態の変化に伴い発生する光量変動が±４％から±０．０１％に改善され、従来では実用的に不可能であったレーザー光源を用いた光学膜厚制御が可能となった。
この結果、ＮＢＰＦをはじめとする高精度な光学薄膜素子の生産効率を飛躍的に増加することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電体薄膜の光学膜厚と反射率の関係図
【図２】従来の光学膜厚計測装置を搭載した真空成膜装置の概略構成図
【図３】従来の光学膜厚計測装置を搭載したＮＢＰＦ用真空成膜装置の概略構成図
【図４】本発明の光学膜厚計測装置を搭載したＮＢＰＦ用真空成膜装置の概略構成図
【図５】本発明成膜基板の概略図
【図６】本発明におけるレーザー光とレンズを用いた光学系の説明図
【図７】ＮＢＰＦの膜構成の説明図
【図８】従来の光量変動の実測データ
【図９】従来の光量変動発生時に実成膜を行った際の透過光量変化データ
【図１０】レーザー光の光束を成膜基板上で集光した際の光重変動の実測データ
【図１１】レーザー光の光束を成膜基板上で集光し尚かつデポラライザーを使用した際の光量変動の実測データ
【図１２】成膜基板裏面に反射防止膜を形成した際の光量変動の実測データ
【図１３】成膜基板裏面に反射防止膜を形成し尚かつ成膜基板裏面側を斜め研磨した際の光量変動の実測データ
【図１４】本発明の光学膜厚計測装置での光量変動の実測データ
【図１５】本発明の光学膜厚計測装置を搭載し、実成膜を行った際の透過光量変化データ
【図１６】本発明の光学膜厚計測装置を搭載し、連続実成膜を行った際の再現データ
【図１７】成膜基板裏面に形成した反射防止膜の分光特性データ
【符号の説明】
１　真空容器
２　電子ビーム蒸発源
３　シャッタ
４　水晶センサ
５　基板ドーム
６　試料
７　基板加熱ヒータ
８　モニタガラス
９　覗き窓
１０　覗き窓
１１　投光器
１２　受光器
１３　コントローラ
１４　制御部
２０　成膜基板
２１　レーザー光源
２２　光ファイバ
２３　出射筒
２４　高周波導入電極
２５　マッチングボックス
２６　高周波電源
２７　ハロゲンヒータ
２８　低圧導入電極
２９　電力調整器
３０　基板ドーム
４０　成膜基板
４１　覗き窓
４２　放射型温度計
４３　温度調節器
４４　デポラライザー
４５　出射筒
５０　反射防止膜
５１　基準点
５２　反射点
６０　レーザー光
６１　レンズ
６２　レンズ
７０　高屈折率物質
７１　低屈折率物質
７２　反射帯層
７３　スペーサ層
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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