(57)【要約】【課題】光学薄膜の屈折率（つまり膜質）の変動を確実に抑制することができる成膜制御装置およびプログラム、並びに光学薄膜の製造方法を提供する。【解決手段】成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手段２０と、光量変化の目標値と測定手段による測定値とを比較して、目標値に対する測定値の過不足分を求める比較手段２０と、過不足分に基づいて、光学薄膜の成膜速度を調整するための制御信号を出力する調整手段２０とを備える。【選択図】      図１
2005002462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手段と、
前記光量変化の目標値と前記測定手段による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較手段と、
前記過不足分に基づいて、前記光学薄膜の成膜速度を調整するための制御信号を出力する調整手段とを備えた
ことを特徴とする成膜制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜制御装置において、
前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す計算式を予め記憶する記憶手段と、
前記計算式を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手段とを備え、
前記比較手段は、前記算出手段によって算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求める
ことを特徴とする成膜制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成膜制御装置において、
前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す過去の成膜過程を予め記憶する記憶手段と、
前記成膜過程を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手段とを備え、前記比較手段は、前記算出手段によって算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求める
ことを特徴とする成膜制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の成膜制御装置において、
前記光学薄膜の成膜開始から予め定めた時間が経過した時点で、前記光学薄膜の成膜を終了するための制御信号を出力する終了手段を備えた
ことを特徴とする成膜制御装置。
【請求項５】
成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手順と、
前記光量変化の目標値と前記測定手順による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較手順と、
前記過不足分に基づいて、前記光学薄膜の成膜速度を調整するための制御信号を出力する調整手順と
をコンピュータに実行させるための成膜制御プログラム。
【請求項６】
成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手順と、
前記光量変化の目標値と前記測定手順による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較手順と、
前記過不足分が予め定めた許容範囲を超えたときに警告を発する警告手順を備えた
ことを特徴とする成膜制御プログラム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の成膜制御プログラムにおいて、
前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す計算式を予め記憶する記憶手順と、
前記計算式を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手順とを備え、
前記比較手順では、前記算出手順にて算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求める
ことを特徴とする成膜制御プログラム。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の成膜制御プログラムにおいて、
前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す過去の成膜過程を予め記憶する記憶手順と、
前記成膜過程を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手順とを備え、
前記比較手順では、前記算出手順にて算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求める
ことを特徴とする成膜制御プログラム。
【請求項９】
請求項５から請求項８の何れか１項に記載の成膜制御プログラムにおいて、
前記光学薄膜の成膜開始から予め定めた時間が経過した時点で、前記光学薄膜の成膜を終了するための制御信号を出力する終了手順を備えた
ことを特徴とする成膜制御プログラム。
【請求項１０】
真空雰囲気中で成膜材料を飛散させる飛散工程と、
成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定工程と、
前記光量変化の目標値と前記測定工程による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較工程と、
前記過不足分に基づいて、前記光学薄膜の成膜速度を調整する調整工程とを備えた
ことを特徴とする光学薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着やスパッタリングなどによる成膜の過程を制御する成膜制御装置およびプログラム、並びに光学薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所望の光学薄膜を得るため、成膜の過程を光学的に制御することが提案されている（例えば特許文献１を参照）。これは、製品とは別に設けたモニタ用基板の光学薄膜に光を照射して、その反射光または透過光の光量を検出し、検出光量Ｋａに基づいて光学的膜厚を制御するものである。なお、光学的膜厚とは、光学薄膜の屈折率と実際の膜厚との積に相当する。
【０００３】
検出光量Ｋａと光学的膜厚との関係は、周知のように、光学的膜厚が“波長λ／４”だけ増加するごとに、周期的に検出光量Ｋａが極大値Ｋｂまたは極小値Ｋｃとなる。このため、“極大値Ｋｂと極小値Ｋｃとの差”に対する“検出光量Ｋａと極小値Ｋｃとの差”の比率（＝（Ｋａ−Ｋｃ）／（Ｋｂ−Ｋｃ））に基づいて現在の光学的膜厚をモニタし、所望の光学的膜厚に達した時点で成膜を終了させている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５７−２４４８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術は、飽くまでも光学的膜厚（つまり光学薄膜の屈折率と実際の膜厚との積）を所望の値に制御するものである。このため、屈折率を実際の膜厚と区別して所望の値に制御することはできず、屈折率の変動そのものは許容されていたことになる。屈折率は膜質を決定づける要素であり、従来技術では、高精度な品質の光学薄膜を安定して得ることができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、光学薄膜の屈折率（つまり膜質）の変動を確実に抑制することができる成膜制御装置およびプログラム、並びに光学薄膜の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の成膜制御装置は、成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手段と、前記光量変化の目標値と前記測定手段による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較手段と、前記過不足分に基づいて、前記光学薄膜の成膜速度を調整するための制御信号を出力する調整手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成膜制御装置において、前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す計算式を予め記憶する記憶手段と、前記計算式を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手段とを備え、前記比較手段は、前記算出手段によって算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求めるものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の成膜制御装置において、前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す過去の成膜過程を予め記憶する記憶手段と、前記成膜過程を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手段とを備え、前記比較手段は、前記算出手段によって算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求めるものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の成膜制御装置において、前記光学薄膜の成膜開始から予め定めた時間が経過した時点で、前記光学薄膜の成膜を終了するための制御信号を出力する終了手段を備えたものである。
請求項５に記載の成膜制御プログラムは、成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手順と、前記光量変化の目標値と前記測定手順による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較手順と、前記過不足分に基づいて、前記光学薄膜の成膜速度を調整するための制御信号を出力する調整手順とをコンピュータに実行させるためのものである。
【００１１】
請求項６に記載の成膜制御プログラムは、成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定手順と、前記光量変化の目標値と前記測定手順による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較手順と、前記過不足分が予め定めた許容範囲を超えたときに警告を発する警告手順を備えたものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の成膜制御プログラムにおいて、前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す計算式を予め記憶する記憶手順と、前記計算式を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手順とを備え、前記比較手順では、前記算出手順にて算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求めるものである。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の成膜制御プログラムにおいて、前記反射光と前記透過光との少なくとも一方の光量と前記光学薄膜の成膜開始からの経過時間との関係を表す過去の成膜過程を予め記憶する記憶手順と、前記成膜過程を用いて、前記光量変化の目標値を算出する算出手順とを備え、前記比較手順では、前記算出手順にて算出された前記目標値と前記測定値との比較を行うことにより、前記過不足分を求めるものである。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項５から請求項８の何れか１項に記載の成膜制御プログラムにおいて、前記光学薄膜の成膜開始から予め定めた時間が経過した時点で、前記光学薄膜の成膜を終了するための制御信号を出力する終了手順を備えたものである。
請求項１０に記載の光学薄膜の製造方法は、真空雰囲気中で成膜材料を飛散させる飛散工程と、成膜中の光学薄膜からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量変化を測定する測定工程と、前記光量変化の目標値と前記測定工程による測定値とを比較して、前記目標値に対する前記測定値の過不足分を求める比較工程と、前記過不足分に基づいて、前記光学薄膜の成膜速度を調整する調整工程とを備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、請求項１，請求項２，請求項４，請求項５，請求項７，請求項９，請求項１０に対応する。ここでは、図１の成膜装置１０に接続された制御装置２０を例に説明する。まず、成膜装置１０について簡単に説明し、その後で、制御装置２０の説明を行う。
【００１６】
成膜装置１０において、真空チャンバ１１の内部（真空雰囲気中）には蒸着源１２とモニタ用基板１３と製品セット用ドーム１４が設けられ、上部には窓１５と光源１６が設けられ、下部には窓１７と光検出部１８が設けられている。また、蒸着源１２には調整部１９が接続されている。さらに、調整部１９と光検出器１５には制御装置２０が接続されている。
【００１７】
蒸着源１２は、成膜材料（例えば粉末状）を入れる抵抗加熱用のボートと、このボートに電流を供給する機構とで構成される。ボートに電流を供給することで、成膜材料を加熱蒸発させ、モニタ用基板１３および製品セット用ドーム１４に向けて飛散させることができる。
蒸着源１２からの成膜材料の飛散パワー（つまり蒸着源１２の蒸着パワー）は、ボートに供給する電流値（ボートの温度）に応じて調整できる。電流値の調整は、調整部１９が制御装置２０からの制御信号（後述）に基づいて行う。
【００１８】
成膜材料を飛散させている間に、蒸着源１２の上部に配置された不図示のシャッタを開放すると、実際に成膜が開始される。この成膜中、真空チャンバ１１の内部には酸素ガスが供給される。このため、酸素ガスと蒸着源１２からの成膜材料との結合物質により、モニタ用基板１３および製品セット用ドーム１４上の製品（不図示）には、同一性状の光学薄膜が形成されていく。光学薄膜は例えば反射防止膜である。
【００１９】
光学薄膜の膜厚ｄ（ｎｍ）は、シャッタの開放による成膜開始からの経過時間に伴って徐々に増加する。ここで１秒あたりに増加する膜厚ｄ（ｎｍ）を「成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）」という。なお、成膜速度ｒに代えて「成膜レート」ということもできる。一般に、光学薄膜の最適な成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）には、成膜材料の種類ごとに予め決められた値が存在する。
【００２０】
しかし、光学薄膜の成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）は、蒸着源１２からの成膜材料の飛散パワーや、真空チャンバ１１の内部での酸素ガスの量、チャンバに付着した蒸着物質のアウトガスに起因する真空の質および真空度に応じて変化する。また、成膜材料の飛散パワーは、蒸着源１２のボートに供給する電流値、蒸着源１２の状態に応じて変化する。このうち経時変化するものは、真空チャンバ１１内の真空度と真空の質と蒸着源１２の状態である。
【００２１】
したがって、真空チャンバ１１の内部での酸素ガスの量と蒸着源１２のボートに供給する電流値を所定値に保ちながら、ある種類の成膜材料を飛散させている間に、真空チャンバ１１内の真空度と真空の質と蒸着源１２の状態との何れか１つが変化してしまうと、光学薄膜の成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）も変化する。そして、光学薄膜の屈折率ｎ（つまり膜質）が変動することになる。
【００２２】
この状態を放置して成膜を継続すると、高精度な品質の光学薄膜を安定して得ることはできないため、光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を抑制することが必要である。本実施形態では、蒸着源１２のボートに供給する電流値を調整し、蒸着源１２からの成膜材料の飛散パワーを調整することにより、光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を抑制する例で説明を行う（詳細は後述する）。
【００２３】
ちなみに、蒸着源１２からの成膜材料の飛散パワーは、蒸着源１２のボートに供給する電流値が同じでも、成膜材料の種類によって異なる。これは、成膜材料の種類ごとに、ボートへの充填密度が異なり、また、加熱蒸発（溶解）の仕方も異なるためである。
なお、モニタ用基板１３は、上記の蒸着による成膜の過程をモニタするための基板（例えばガラス製）である。モニタ用基板１３と製品セット用ドーム１４にセットされた不図示の製品には、同一膜厚の光学薄膜が形成される装置構成となっている。また、本実施形態では、モニタ用基板１３には両面研磨された吸収の無いガラスを使用した。不図示の製品は例えばレンズである。成膜中、製品セット用ドーム１４は軸４Ａを中心に回転駆動される。成膜終了はシャッタを閉じることにより行われる。
【００２４】
さらに、モニタ用基板１３および製品セット用ドーム１４上の製品（不図示）に対する成膜と並行して、成膜装置１０では、光源１６からの光（単色光，波長λ）が窓１５を介して真空チャンバ１１の内部に入射し、モニタ用基板１３に照射される。そして、モニタ用基板１３および成膜中の光学薄膜からの透過光が窓１７を介して光検出部１８に入射する。
【００２５】
光検出部１８は、例えば光電子増倍管であり、透過光量Ｔを検出して光量信号を逐次出力する。光量信号の出力先は、制御装置２０である。
次に、本実施形態の制御装置２０について説明する。制御装置２０は、請求項の「測定手段」，「比較手段」，「調整手段」に対応する。
制御装置２０は、光検出部１８からの光量信号をサンプリングし、図２に示すフローチャートの手順にしたがって、成膜装置１０における成膜の過程を制御する。ちなみに、制御装置２０は、成膜制御プログラムがインストールされた汎用のコンピュータ、または、専用のコンピュータである。汎用のコンピュータには、記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭなど）に記録された成膜制御プログラム、または、インターネットを介してダウンロードされた成膜制御プログラムをインストールすれば良い。
【００２６】
制御装置２０内のメモリ（不図示）には、予め、図３に示す理想的な光量変化曲線２１の計算式が記憶されている。この計算式は、成膜装置１０における成膜の過程を制御する際の目標値（光検出部１８から出力される光量信号の変化の目標値）を算出するために利用される。計算式および目標値の算出の説明は、図３の理想的な光量変化曲線２１の説明後に行う。
【００２７】
光量信号は、光学薄膜の光学的膜厚（すなわち屈折率ｎと実際の膜厚ｄとの積）が“λ／４”だけ増加するごとに、周期的に極大値または極小値となる。実際の膜厚ｄは、式（１）のように、成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）と、成膜開始後の経過時間（以下「成膜時間ｔ（ｓｅｃ）」という）との積で表される。
ｄ＝ｒ×ｔ  …（１）
成膜速度ｒが一定ならば、光量信号は成膜時間ｔがλ／（４ｎ・ｒ）だけ増加するごとに、周期的に極大値あるいは極小値となる。すなわち、理想的な光量変化曲線は、横軸を成膜時間ｔとしたときに、光量信号がλ／（４ｎ・ｒ）ごとに周期的に極大値あるいは極小値となる曲線となる。なお、成膜速度ｒは、成膜材料の種類によって決められる。
【００２８】
図３は、理想的な光量変化曲線２１を示したもので、横軸は成膜時間ｔを表し、縦軸は成膜装置１０の光検出部１８から出力される光量信号（以下「透過光量Ｔ」という）を表す。図３の理想的な光量変化曲線２１は、光学的膜厚が０からλ／２に相当する範囲で示されている。
さて、図３の理想的な光量変化曲線２１の計算式は、周知のマトリクス法を用い、上記のパラメータ（成膜しようとする光学薄膜の設計値の屈折率ｎ１および実際の膜厚ｄ（ｎｍ））と、次の４つのパラメータの関数として表現できる。４つのパラメータは、真空中の屈折率ｎ０、モニタ用基板１３の屈折率ｎｇ、透過光量Ｔの検出に用いられる光の波長λｆ（ｎｍ）、入射角θである。なお、各屈折率ｎ０，ｎ１，ｎｇは、波長λｆでの値とする。
【００２９】
例えば、入射角θがゼロの装置構成（図４参照）の場合、理想的な光量変化曲線２１の計算式は、次式（２）のようになる。式（２）は、屈折率ｎ０，ｎ１，ｎｇと波長λｆと膜厚ｄの５つのパラメータを含み、分母の第３項の“ｎ１・ｄ”が光学薄膜の光学的膜厚を表している。
【数１】
2005002462.tif 000003
そして、理想的な光量変化曲線２１の計算式（例えば式（２））の膜厚ｄに上記の式（１）を代入することで、透過光量Ｔと成膜時間ｔとの関係を表す計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）が得られる。計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）のパラメータは、屈折率ｎ０，ｎ１，ｎｇと波長λｆと入射角θと成膜速度ｒと成膜時間ｔの７つである。
【００３０】
制御装置２０は、図３に示す理想的な光量変化曲線２１の計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）を予め記憶すると共に、各パラメータ（ｎ０，ｎ１，ｎｇ，λｆ，θ，ｒ）の値も記憶している。中でも光学薄膜の設計値の屈折率ｎ１と成膜速度ｒは、成膜材料の種類ごとに記憶されている。成膜速度ｒは、成膜材料の種類ごとに予め決められた最適な値である。
【００３１】
このため、成膜装置１０における成膜条件（成膜材料の種類など）が決定すると、その成膜条件に応じたパラメータがメモリから読み出され、成膜条件に応じた理想的な光量変化曲線２１（図３）の計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）が決定する。なお、計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）の成膜時間ｔに任意の値を代入すると、任意の成膜時間ｔにおける理想的な透過光量Ｔを求めることができる。
【００３２】
また、制御装置２０は、決定した計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）を用いて目標値を算出する前に、例えばオペレータ入力に基づいて（または自動的に）、図３に示す複数の制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１），…と、各々の制御ポイントの１回目の光量取得ポイントｔｓ（ｎ）および２回目の光量取得ポイントｔｅ（ｎ）を設定し、メモリに記憶する。
【００３３】
これらの光量取得ポイントｔｓ（ｎ），ｔｅ（ｎ）は、計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）を用いた目標値の算出に使用されると共に、成膜中は光検出部１８から出力される光量信号（透過光量Ｔ）のサンプリング時間として使用される。各々の光量取得ポイントｔｓ（ｎ），ｔｅ（ｎ）どうしは、等間隔でも任意の間隔でも構わない。測定ノイズの影響を受けない十分な光量変化が得られる間隔に設定することが好ましい。
【００３４】
制御装置２０は、制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１），…それぞれの光量取得ポイントｔｓ（ｎ），ｔｅ（ｎ）を設定後、決定した計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）を用いて、成膜装置１０における成膜の過程を制御する際の目標値を算出する。
例えば制御ポイントＰ（ｎ）では、１回目の光量取得ポイントｔｓ（ｎ）の値を計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）の成膜時間ｔに代入することにより、光量取得ポイントｔｓ（ｎ）での理想的な透過光量Ｔｓ（ｎ）を求め、２回目の光量取得ポイントｔｅ（ｎ）の値を計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）の成膜時間ｔに代入することにより、光量取得ポイントｔｅ（ｎ）での理想的な透過光量Ｔｅ（ｎ）を求め、得られた２つの透過光量Ｔｓ（ｎ），Ｔｅ（ｎ）の差の絶対値Ｓ（ｎ）を、制御ポイントＰ（ｎ）での目標値とする。
【００３５】
Ｓ（ｎ）＝｜Ｔｅ（ｎ）−Ｔｓ（ｎ）｜  …（３）
制御ポイントＰ（ｎ）での目標値Ｓ（ｎ）は、２つの光量取得ポイントｔｓ（ｎ），ｔｅ（ｎ）の間での理想的な光量変化を表している。制御装置２０は、他の制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ＋１），…についても同様の計算を行い、目標値Ｓ（１），…，Ｓ（ｎ＋１），…を算出する。なお、式（３）による目標値Ｓ（１），…，Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋１），…の算出は、実際の成膜中、図２のステップＳ５（後述）で行ってもよい。
【００３６】
次に、本実施形態の制御装置２０による制御（成膜装置１０における成膜の過程の制御）について説明する。成膜開始の時点で、光学薄膜の成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）は、成膜材料の種類に応じた最適な値に設定されているとする。また、蒸着部１２のボートに供給された電流値を“Ｊ”とする。この電流値Ｊは、制御装置２０から調整部１９への制御信号（後述）に基づいて調整可能である。
【００３７】
制御装置２０は、成膜時間ｔを監視しながら、図２に示すフローチャートの手順にしたがい、成膜装置１０の光検出部１８から出力される光量信号（透過光量Ｔ）が目標値Ｓ（１），…，Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋１），…に追従するようにフィードバック制御を行う。
具体的には、成膜時間ｔが最初（ｎ＝１）の制御ポイントＰ（ｎ）の１回目の光量取得ポイントｔｓ（ｎ）に達すると（ステップＳ１がＹｅｓ）、図５に示すように、光検出部１８から出力される実際の透過光量Ｔ’ｓ（ｎ）をサンプリングする（ステップＳ２）。図５には、成膜時の実際の光量変化曲線２２が実線で、図３の理想的な光量変化曲線２１が点線で示されている。
【００３８】
その後、成膜時間ｔが２回目の光量取得ポイントｔｅ（ｎ）に達すると（ステップＳ３がＹｅｓ）、制御装置２０は、光検出部１８から再び実際の透過光量Ｔ’ｅ（ｎ）をサンプリングする（ステップＳ４）。ステップＳ２，Ｓ４でサンプリングした透過光量Ｔ’ｓ（ｎ），Ｔ’ｅ（ｎ）は、メモリに記憶される。
【００３９】
また、制御装置２０は、この制御ポイントＰ（ｎ）における２つの透過光量Ｔ’ｓ（ｎ），Ｔ’ｅ（ｎ）の差の絶対値Ｓ’（ｎ）を、制御ポイントＰ（ｎ）での実際の光量変化として測定する（式（４）参照）。この光量変化Ｓ’（ｎ）は、成膜条件（例えば蒸着源の経時変化）の変化に起因して成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）が最適な値から外れてしまった場合に、図３の理想的な光量変化（つまり目標値Ｓ（ｎ））とは違う値になる。
【００４０】
Ｓ’（ｎ）＝｜Ｔ’ｅ（ｎ）−Ｔ’ｓ（ｎ）｜  …（４）
そこで、制御装置２０は、この制御ポイントＰ（ｎ）での目標値Ｓ（ｎ）をメモリから読み出し、目標値Ｓ（ｎ）と測定値（実際の光量変化Ｓ’（ｎ））とを比較し、目標値Ｓ（ｎ）に対する実際の光量変化Ｓ’（ｎ）の過不足分を求める。つまり、次の式（５）にしたがって比率Ａを計算する（ステップＳ５）。
【００４１】
2005002462.tif 000004
比較の結果、比率Ａ＝１の場合には、実際の光量変化Ｓ’（ｎ）が目標値Ｓ（ｎ）に等しく、最適な成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）が維持されていると分かる。また、比率Ａ＜１の場合には、実際の光量変化Ｓ’（ｎ）が目標値Ｓ（ｎ）より小さく、成膜速度ｒが最適な値より遅いと分かる。さらに、比率Ａ＞１の場合には、実際の光量変化Ｓ’（ｎ）が目標値Ｓ（ｎ）より大きく、成膜速度ｒが最適な値より速いと分かる。
【００４２】
したがって、制御装置２０は、上記の比率Ａに基づいて、成膜速度ｒを調整するための制御信号（Ｊ’）を生成する（ステップＳ６）。成膜速度ｒの調整は、既に説明した通り、蒸着源１２からの成膜材料の飛散パワーの調整により達成できる。このため、成膜速度ｒを調整するための制御信号（Ｊ’）として、蒸着部１２に供給する電流値Ｊを調整するための制御信号（Ｊ’）を用いることができる。
【００４３】
ここで、電流値Ｊを調整するための制御信号（Ｊ’）は、上記の比率Ａを次の式（６）に代入することにより生成される。式（６）の“Ｑ”は、成膜材料や成膜方法に応じて予め決められた係数（ｇａｉｎ）であり、電流値Ｊが同じでも成膜材料の性状によって蒸着源１２からの飛散パワーが異なる事情を回避するために設けたものである。係数Ｑは１前後の値（例えば１．０５や０．９８）となる。
【００４４】
Ｊ’＝Ｊ  ×｛１＋Ｑ（１−Ａ）｝  …（６）
そして次のステップＳ７で、制御装置２０は、式（６）に基づいて生成した制御信号（Ｊ’）を成膜装置１０の調整部１９に出力する。その結果、成膜装置１０では、調整部１９が制御装置２０からの制御信号（Ｊ’）に基づいて、蒸着部１２のボートに供給する電流値Ｊを実際に調整する。つまり電流値Ｊ’に設定する。
【００４５】
例えば比率Ａ＝１の場合、式（６）はＪ’＝Ｊとなるため、調整部１９は、蒸着部１２の電流値Ｊを同じ値に維持する。
また、比率Ａ＜１の場合、式（６）はＪ’＞Ｊとなるため、調整部１９は、蒸着部１２の電流値Ｊを増加させる。その結果、蒸着部１２からの飛散パワーが増加し、成膜速度ｒは速くなり、実際の光量変化Ｓ’（ｎ）も目標値Ｓ（ｎ）に近づくように増加する。
【００４６】
さらに、比率Ａ＞１の場合、式（６）はＪ’＜Ｊとなるため、調整部１９は、蒸着部１２の電流値Ｊを減少させる。その結果、蒸着部１２からの飛散パワーが減少し、成膜速度ｒは遅くなり、実際の光量変化Ｓ’（ｎ）も目標値Ｓ（ｎ）に近づくように減少する。
一方、制御装置２０は、調整部１９への制御信号（Ｊ’）の出力を終えると、ステップＳ８を介した後、次の制御ポイントＰ（ｎ＋１）の処理に進むため、ステップＳ１に戻る。そして上記と同様の処理（Ｓ１〜Ｓ７）を繰り返す。
【００４７】
このように、第１実施形態の制御装置２０によれば、成膜装置１０の光検出部１８から出力される光量信号（透過光量Ｔ）をリアルタイムで監視し、制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１），…ごとに目標値Ｓ（１），…，Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋１），…に追従させることができる。つまり、図５に示すように、成膜時の実際の光量変化曲線２２を理想的な光量変化曲線２１にほぼ一致させることができる。
【００４８】
その結果、成膜材料の種類に応じた最適な成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）で、蒸着による成膜を継続することができ、成膜条件（例えば蒸着源の経時変化）の変化による光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を確実に抑制することができる。つまり、設計値の屈折率ｎ１とほぼ同じ屈折率ｎの均一な光学薄膜を製造することができ、高精度な品質の光学薄膜を安定して得ることができる。制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ），…の間隔を密にすることで、成膜品質のさらなる高精度化が図られる。
【００４９】
さらに、本実施形態の制御装置２０によれば、常に最適な一定の成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）で光学薄膜の膜厚ｄ（ｎｍ）を増加させることができるため、成膜時間ｔを監視しながら、予め定めた時間（＝所望の膜厚ｄ／成膜速度ｒ）が経過したか否かを判断するだけで、簡単に所望の膜厚ｄの光学薄膜を得ることができる。
この場合、制御装置２０は、成膜開始から予め定めた時間（＝ｄ／ｒ）が経過した時点で、成膜を終了するための制御信号を成膜装置１０に出力する。そして成膜装置１０では、蒸着部１２の上部に配置されたシャッタが開→閉となる。
【００５０】
したがって、本実施形態の制御装置２０によれば、蒸着による成膜の過程において、光学薄膜の膜厚ｄと屈折率ｎとを区別し、それぞれ所望の値に制御することができる。
なお、上記した第１実施形態では、光学薄膜の成膜開始から成膜終了までの間、継続的に図２のフィードバック制御（Ｓ１〜Ｓ８）を繰り返す例で説明したが、本発明はこれに限定されない。成膜開始から成膜終了までの間の一部分のみでフィードバック制御を行っても構わない。
【００５１】
また、上記した第１実施形態では、蒸着源１２に供給する電流値Ｊを調整し、蒸着源１２からの成膜材料の飛散パワーを調整することにより、光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を抑制したが、本発明はこれに限定されない。電流値Ｊ（飛散パワー）の調整に代えて、真空チャンバ１１に流入させる酸素ガスの量を調整しても構わない。この場合にも、上記と同様に、光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を確実に抑制することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、請求項２，請求項４，請求項６，請求項７，請求項９に対応する。ここでは、図６に示すフローチャートの手順にしたがって成膜の過程を制御する制御装置について説明する。第２実施形態の制御装置は、図１に示す成膜装置１０の光検出部１８に接続されている。なお、図６のステップＳ１０〜Ｓ１５およびＳ１７は、図２のステップＳ０〜Ｓ５およびＳ８と同じであるため、ここでの説明を省略する。
【００５３】
第２実施形態の制御装置は、ステップＳ１５で計算した比率Ａの値に基づいて成膜装置１０における成膜状況を監視する。つまり、比率Ａが予め決めた許容範囲（例えば±５％）内か否かを判断する（ステップＳ１６）。例えば許容範囲が±５％の場合、ステップＳ１６は、比率Ａが１．０５以下か０．９５以上かの判断となる。
【００５４】
そして、比率Ａが許容範囲内であれば（Ｓ１６がＹｅｓ）、ステップＳ１７を介して、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返す。つまり成膜を継続する。また、比率Ａが許容範囲を超えていれば（Ｓ１６がＮｏ）、ステップＳ１８に進み、成膜を停止すると共に、警告を発してオペレータに知らせる。
このように、第２実施形態の制御装置によれば、成膜装置１０の光検出部１８から出力される光量信号（透過光量Ｔ）をリアルタイムで監視し、制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１），…ごとに成膜状況が正常か異常かを判断することができる。このため、成膜条件（例えば真空度）の変化による光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を成膜の過程の最中に知ることができ、低品質な光学薄膜が製造されてしまう異常な事態を回避できる。
【００５５】
さらに、成膜状況が正常な場合（つまり比率Ａが許容範囲内に維持されている場合）のみ、成膜材料の種類に応じた最適な成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）で、蒸着による成膜の過程を最後まで継続することができる。このため、成膜条件（例えば真空度）の変化による光学薄膜の屈折率ｎ（膜質）の変動を確実に抑制し、高精度な品質の光学薄膜を安定して得ることができる。
【００５６】
さらに、第２実施形態の制御装置によれば、常に最適な一定の成膜速度ｒで光学薄膜の膜厚ｄを増加させることができるため、成膜時間ｔを監視しながら、予め定めた時間（＝所望の膜厚ｄ／成膜速度ｒ）が経過したか否かを判断するだけで、簡単に所望の膜厚ｄの光学薄膜を得ることができる。
したがって、蒸着による成膜の過程において、光学薄膜の膜厚ｄと屈折率ｎとを区別して、それぞれ所望の値に制御することができる。
【００５７】
なお、上記した第２実施形態では、成膜状況が異常な場合（Ｓ１６がＮｏ）、自動的に成膜を停止する例を説明したが、成膜を継続したままで警告を発するようにしてもよい。この場合、オペレータの判断で成膜を停止させることになる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、理想的な光量変化曲線２１（図３参照）の計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）のパラメータが、屈折率ｎ０，ｎ１，ｎｇと波長λｆと入射角θと成膜速度ｒと成膜時間ｔの７つである例を説明したが、成膜装置の個体差（ばらつき）をキャンセルするための係数を付加的なパラメータとして考慮してもよい。この場合の係数は、式（６）の係数Ｑに反映させることが好ましい。
【００５８】
さらに、上記した実施形態では、理想的な光量変化曲線２１（図３参照）の計算式Ｔ＝Ｆ（ｔ）を用いて、成膜装置１０における成膜の過程を制御する際の目標値Ｓ（１），…，Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋１），…を算出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、成膜テストなどの過去の成膜過程のうち、理想的な屈折率（膜質）が得られたときの成膜過程を“理想的な光量変化曲線”として予め記憶し、この成膜過程を用いて同様の目標値を算出しても構わない。
【００５９】
また、上記した実施形態では、成膜開始から予め定めた時間（＝所望の膜厚ｄ／成膜速度ｒ）が経過した時点で、成膜を終了するための制御信号を成膜装置１０に出力したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、成膜しようとする光学薄膜の光学的膜厚がλ／４以上であれば、光検出部１８からの透過光量Ｔの“極大値と極小値との差Δ１”に対する“透過光量Ｔと極小値との差Δ２”の比率（＝Δ２／Δ１）に基づいて現在の光学的膜厚をモニタし、所望の光学的膜厚に達した時点で成膜を終了させても構わない。また、理想的な光量変化曲線２１（図３）の極大値と極小値を用いて同様の比率（＝Δ２／Δ１）を計算し、所望の光学的膜厚に達した時点で成膜を終了させることもできる。後者の場合には、成膜しようとする光学薄膜の光学的膜厚がλ／４以下の場合にも適用できる。
【００６０】
さらに、比率（＝Δ２／Δ１）を計算することなく、透過光量Ｔの絶対値に基づいて現在の光学的膜厚をモニタし、所望の光学的膜厚に達した時点で成膜を終了させてもよい。この場合にも、成膜しようとする光学薄膜の光学的膜厚に拘わらず適用することができる。
また、上記した実施形態では、各々の制御ポイントＰ（１），…，Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１），…ごとに１回目の光量取得ポイントｔｓ（ｎ）と２回目の光量取得ポイントｔｅ（ｎ）を設定したが、各々の制御ポイントの２回目の光量取得ポイントｔｅ（ｎ）を次の制御ポイントの１回目の光量取得ポイントｔｓ（ｎ）としてもよい。この場合には連続制御が可能となる。
【００６１】
さらに、上記した実施形態では、目標値Ｓ（ｎ）に対する実際の光量変化Ｓ’（ｎ）の過不足分（つまり比率Ａ）に基づいて、蒸着部１２の電流値Ｊ（飛散パワー）または真空チャンバ１１内での酸素ガス量を調整する例（第１実施形態）と、成膜状況を監視して異常時に警告を発する例（第２実施形態）とを別々に説明したが、これらを組み合わせてもよい。
【００６２】
また、上記した実施形態では、光学薄膜の成膜材料が１種類であることを前提に説明したが、本発明は多層膜を成膜する装置にも適用できる。この場合、蒸着部１２には、複数のボート電極が用意されているので、成膜する層ごとに異なる材料を充填した複数のボートを設置することができる。層ごとに、電流を供給するボート電極を切り替えることにより、モニタ用基板１３および製品セット用ドーム１４上の製品（不図示）に多層膜を形成することができる。
【００６３】
ただし多層膜を形成する場合には、モニタ用基板１３の下部（蒸着部１２側）に、図７に示すようなマスク２９を配置することが必要になる。マスク２９は軸９Ａを中心として回転可能である。また所定角度αの切り欠き部９Ｂを有する。そして、飛散させる成膜材料２５，２６，…を変更するごとに（つまり１層ごとに）、マスク２９を所定角度αだけ回転させ、モニタ用基板１３の使用する箇所を変更させる。
【００６４】
さらに制御装置では、１層ごとに、理想的な光量変化曲線２１（図３参照）を変更させる。したがって、多層膜の各々の層を成膜材料２５，２６，…の種類に応じた最適な成膜速度ｒ（ｎｍ／ｓｅｃ）で成膜することができ、各々の層内での屈折率ｎ（膜質）の変動を確実に抑制することができる。その結果、高精度な品質の多層膜を安定して得ることができる。
【００６５】
また、上記した実施形態では、モニタ用基板１３からの透過光量Ｔを検出可能な成膜装置１０（図１）の成膜過程を制御する制御装置（２０など）の説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。図８に示す成膜装置３０の成膜過程を制御する制御装置３２にも、本発明は適用できる。
成膜装置３０では、光源１６からの光（単色光，波長λ）が窓１５を介して真空チャンバ１１の内部に入射し、モニタ用基板１３に照射される。そして、モニタ用基板１３および成膜中の光学薄膜からの反射光が再び窓１５を介して光検出部３１に入射する。この光検出部３１は、反射光量Ｒを検出して光量信号を逐次、制御装置３２に出力する。
【００６６】
図８の制御装置３２では、光検出部３１からの光量信号（反射光量Ｒ）をサンプリングし、図２または図６に示すフローチャートと同様の手順にしたがって、成膜装置３０における成膜の過程を制御する。したがって、高精度な品質の光学薄膜を安定して得ることができる。
さらに、モニタ用基板１３からの透過光量Ｔと反射光量Ｒとの双方を検出可能な成膜装置の成膜過程を制御する制御装置にも、本発明は適用できる。この場合、制御装置では、光検出部１８からの光量信号（透過光量Ｔ）と光検出部３１からの光量信号（反射光量Ｒ）との双方をサンプリングし、図２または図６に示すフローチャートと同様の手順にしたがって成膜の過程を制御する。したがって、高精度な品質の光学薄膜を安定して得ることができる。
【００６７】
本発明は、モニタ用基板からの反射光と透過光との少なくとも一方の光量を検出可能な成膜装置（成膜の過程を光学的に制御可能な装置）であれば何にでも簡単に適用することができる。
また、上記した実施形態では、抵抗加熱により成膜材料を飛散させる成膜装置の成膜過程を制御する例で説明したが、本発明は電子ビームにより成膜材料を飛散させる成膜装置にも適用できる。この場合、上記した蒸着源１２は、成膜材料を入れるハースライナーと電子銃とで構成される。
【００６８】
電子銃からハースライナー内の成膜材料に電子ビームを照射することで、成膜材料を加熱蒸発させ、モニタ用基板１３および製品セット用ドーム１４に向けて飛散させることができる。成膜材料の飛散パワーは、電子銃に供給する電流値（電子ビームの量）に応じて調整できる。電流値の調整は、調整部１９が制御装置２０からの制御信号に基づいて行う。なお、電子ビームにより成膜材料を飛散させる場合、光学薄膜の成膜速度ｒは、電子銃のフィラメントの経時変化により変化し得る。
【００６９】
さらに本発明は、イオンプレーティングやスパッタリングによる成膜の過程を制御する装置にも適用できる。なお、スパッタリングではターゲットに高エネルギー分子を照射するため、ターゲットの消耗による形状変化に起因して光学薄膜の成膜速度ｒが変化し得る。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学薄膜の屈折率（つまり膜質）の変動を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の成膜装置１０と制御装置２０の概略構成を示す図である。
【図２】制御装置２０による成膜過程の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】理想的な光量変化曲線２１を説明する図である。
【図４】理想的な光量変化曲線２１の計算式の一例を説明するために用いた成膜装置の概略構成を示す図である。
【図５】実際の光量変化曲線２２を説明する図である。
【図６】第２実施形態の制御装置による成膜過程の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】多層膜を形成する際のマスクを説明する図である。
【図８】変形例の成膜装置３０と制御装置３２の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，３０  成膜装置
１１  真空チャンバ
１２  蒸発源
１３  モニタ用基板
１４  製品セット用ドーム
１５，１７  窓
１６  光源
１８，３１  光検出部
１９  調整部
２０，３２  制御装置
２１  理想的な光量変化曲線
２２  実際の光量変化曲線
【図１】
2005002462.tif 000005
【図２】
2005002462.tif 000006
【図３】
2005002462.tif 000007
【図４】
2005002462.tif 000008
【図５】
2005002462.tif 000009
【図６】
2005002462.tif 000010
【図７】
2005002462.tif 000011
【図８】
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