(57)【要約】    【課題】  各層の均質化を図ることができる光学多層膜及びその作成方法を提供する。    【解決手段】  基板１０の表面にスペーサ層３０とミラー層２０とを交互に積層してなる光学多層膜の作成方法において、スペーサ層３０のうち所定値以上の厚さを有する層を複数回の成膜工程を経て形成するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に屈折率の異なる第１の層と第２の層とを交互に積層してなる光学多層膜の作成方法において、
前記第１の層のうち所定の層を複数回の成膜工程を経て形成することを特徴とする光学多層膜の作成方法。
【請求項２】
前記所定の層は前記第１の層のうち所定値以上の厚さを有する層であることを特徴とする請求項１記載の光学多層膜の作成方法。
【請求項３】
前記光学多層膜は干渉フィルタであり、前記第１の層がキャビティ層であり、前記第２の層がミラー層であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学多層膜の作成方法。
【請求項４】
基板の表面に屈折率の異なる第１の層と第２の層とを交互に積層してなる光学多層膜において、
前記第１の層のうち所定の層が複数回の成膜工程を経て形成された複数の膜の積層体であることを特徴とする光学多層膜。
【請求項５】
前記所定の層は前記第１の層のうち所定値以上の厚さを有する層であることを特徴とする請求項４記載の光学多層膜。
【請求項６】
前記光学多層膜は干渉フィルタであり、前記第１の層がキャビティ層であり、前記第２の層がミラー層であることを特徴とする請求項４又は５記載の光学多層膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学多層膜及びその作成方法に関し、特に干渉フィルタ等の光学多層膜及びその作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の光学多層膜の断面構造を示す模式図である。なお、図４では光学多層膜の一部は図示を省略されている。
【０００３】
この光学多層膜は高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとを交互に積層してなる。高屈折率物質層Ｈ及び低屈折率物質層Ｌの厚さはそれぞれ異なる。
【０００４】
この光学多層膜を作成するには、基板１１０上に高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとを交互に順次積層してミラー層１２０を形成し、ミラー層１２０の上に高屈折率物質層Ｈとしてのスペーサ層１３０を形成し、スペーサ層１３０の上に高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとを交互に積層してミラー層１２０を形成する。
【０００５】
高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとは、イオンビームスパッタリング等によって所定の厚さとなるように形成される。
【特許文献１】特許第２６０２０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、成膜時間は層の厚さに比例し、厚い層は薄い層に比べて成膜に長時間を必要とする。
【０００７】
しかし、長時間をかけて成膜を行った場合、ターゲットから飛び出したスパッタ粒子の基板１１０への衝突によって基板の温度が次第に上昇し、成膜工程の最初と最後とでは基板１１０の温度に大きな差が発生する。
【０００８】
長時間をかけて成膜するとターゲットの温度も上昇し、膜の密度が高くなるとともに、ターゲットから飛び出すスパッタ粒子の量が変化するため、膜質が不均一になり、膜厚方向の屈折率変化が生じる。
【０００９】
そのため、多層膜の所望の光学特性が得られなくなるという問題がある。
【００１０】
なお、一般的に高屈折率物質層Ｈの誤差感度（光学特性に与える影響の度合）は高いため、高屈折率物質層Ｈが不均質であると、多層膜全体の光学特性が大きく変化する。
【００１１】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は各層の均質化を図ることができる光学多層膜及びその作成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、基板の表面に屈折率の異なる第１の層と第２の層とを交互に積層してなる光学多層膜の作成方法において、前記第１の層のうち所定の層を複数回の成膜工程を経て形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学多層膜の作成方法において、前記所定の層は前記第１の層のうち所定値以上の厚さを有する層であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の光学多層膜の作成方法において、前記光学多層膜は干渉フィルタであり、前記第１の層がキャビティ層であり、前記第２の層がミラー層であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、基板の表面に屈折率の異なる第１の層と第２の層とを交互に積層してなる光学多層膜において、前記第１の層のうち所定の層が複数回の成膜工程を経て形成された複数の膜の積層体であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の光学多層膜において、前記所定の層は前記第１の層のうち所定値以上の厚さを有する層であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５記載の光学多層膜において、前記光学多層膜は干渉フィルタであり、前記第１の層がキャビティ層であり、前記第２の層がミラー層であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の光学多層膜及びその作成方法によれば、光学多層膜の各層の均質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１はこの発明の一実施形態に係る干渉フィルタの断面構造を示す模式図である。なお、図１では光学多層膜の一部は図示を省略されている。
【００２１】
この干渉フィルタ（光学多層膜）は、高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとを交互に積層してなるミラー層（第２の層）２０と、高屈折率物質層Ｈを積層してなるキャビティ層（第１の層）としてのスペーサ層３０とで構成される。
【００２２】
高屈折率物質層Ｈ及び低屈折率物質層Ｌは、例えばそれぞれＮｂ2Ｏ5及びＳｉＯ2 からなる。
【００２３】
ミラー層２０の厚さは１５０〜３５０ｎｍ程度である。また、スペーサ層３０の厚さは１０００ｎｍ程度である。
【００２４】
この干渉フィルタを作成するには、基板１０上に高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとを交互に積層してミラー層２０を形成し、ミラー層２０の上に高屈折率物質層Ｈを積層してスペーサ層３０を形成し、スペーサ層３０の上に高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとを交互に積層してミラー層２０を形成する。スペーサ層３０が複数に分割されているので、従来の光学多層膜に較べ、１回の成膜で形成する高屈折率物質層Ｈの膜厚が小さくなる。
【００２５】
高屈折率物質層Ｈと低屈折率物質層Ｌとは、イオンビームスパッタリング等によって所定の厚さとなるように成膜される。
【００２６】
この実施形態ではスペーサ層３０を３回の成膜工程を経て形成する。各工程で一度に成膜する膜厚は例えば５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍである。なお、一度に成膜する膜厚は上記数値に限られるものではなく、任意に設定可能である。
【００２７】
次に、スペーサ層３０の成膜工程を説明する。
【００２８】
図２は成膜工程を説明するフローチャートである。図２において、Ｓ１〜Ｓ５は各ステップを示す。なお、この成膜方法を実施するための成膜装置のハード構成は従来の成膜装置と同じであるのでその図示を省略する。
【００２９】
スペーサ層３０の成膜工程を開始するとき、ターゲット（図示せず）と基板１０とを対向させる。このとき、ターゲットと基板１０との間に配置されたシャッタは閉じている。なお、ターゲットとは薄膜形成用の材料円板を銅等のバッキングプレートに貼り付けたものをいう。
【００３０】
まず、ターゲットと基板１０との間に配置されたシャッタ（図示せず）を開くとともに、ターゲットに所定の電力（マイナスの高ＤＣ電圧）を加える(Ｓ１)。ターゲットから飛び出したスパッタ粒子が基板１０の表面に付着して薄膜が形成される。
【００３１】
成膜の厚さを監視し、所望の膜厚（例えば２００ｎｍ）になったとき、成膜が完了する(Ｓ２)。
【００３２】
１回目の成膜が完了したとき、シャッタを閉じるとともに、ターゲットに加えていた電圧を下げる。その結果、成膜時に上昇した基板及びターゲットの温度がそれぞれ下がるとともに、基板１０にスパッタ粒子が付着できなくなる。これにより、２回目以後の成膜開始時の状態を１回目の成膜開始時の状態に近づけることができる。なお、シャッタを閉じてターゲットへの印加電圧を下げる代わりに、シャッタを閉じるだけ又はターゲットに加える電圧を下げるだけにしてもよい。
【００３３】
最後の成膜（図１の実施形態の場合には３回目の成膜）であるか否かを判断する(Ｓ４)。最後の成膜でないとき（ＮＯ）、Ｓ１へ戻り、再度成膜を行う。
【００３４】
最後（３回目）の成膜であるとき（ＹＥＳ）、層成膜（スペーサ層の形成）が完了する（Ｓ５）。
【００３５】
上記方法によって成膜された多層膜の光学特性（透過率）を測定したところ、±０．１６ｄＢ程度であった。なお、従来の方法によって成膜された多層膜の光学特性を測定したところ、±０．３ｄＢ程度であった。
【００３６】
図３は透過率特性の一例を示すグラフである。
【００３７】
図３において、実線はスペーサ層３０を分割して成膜したときの特性を示し、点線はスペーサ層３０を分割しないで成膜したときの特性を示す。また、白丸はこの実施形態の製造方法で得られた膜の実測値である。なお、横軸及び縦軸はそれぞれ波長（ｎｍ）及び光透過率（ｄＢ）を示す。
【００３８】
図３は合計５３層、総膜厚１１μｍの干渉フィルタの特性を示す。図３から、スペーサ３０を分割して成膜したときには分割して成膜しなかったときに比べて透過率が向上していることがわかる。
【００３９】
この実施形態によれば、２回目以後の成膜開始時の状態が１回目の成膜開始時とほぼ同じ状態であるため、最初の成膜と最後の成膜とを同じ条件で行うことができ、スペーサ層３０の均質化を図ることができる。その結果、多層膜に所望の光学特性を付与することができる。
【００４０】
また、基板と膜との膨張率の差に起因する反りを防止でき、膜厚を測定するときの膜厚の誤検出を防止できる（図３参照）。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る干渉フィルタの断面構造を示す模式図である。
【図２】図２は成膜工程を説明するフローチャートである。
【図３】図３は透過率特性の一例を示すグラフである。
【図４】図４は従来の光学多層膜の断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  基板
２０  ミラー層
３０  スペーサ層（キャビティ層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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