(57)【要約】チャンバー内に基板ホルダーが設置されたカルーセル型スパッタ装置において、低屈折率膜形成用と高屈折率膜形成用にそれぞれ通常のマグネトロンとＡＣのマグネトロンが併設され、設計膜厚の９０％までＡＣのマグネトロンで成膜し、その後、通常のマグネトロンのみで成膜する、高精度の膜厚制御ができ生産性に優れるスパッタ装置及びスパッタ成膜方法。
2002063064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、
チャンバー壁の内側にはマグネトロンスパッタ源が配置され、
前記マグネトロンスパッタ源はターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなり、
前記ターゲットは前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置であって、該スパッタ装置は、
前記基板ホルダーに取り付けられる基板上に形成される膜の膜厚を成膜中に測定する膜厚測定手段と、
前記ターゲットに対して、スパッタに必要な電力を供給する電源部と、
前記膜厚測定手段で得られる測定結果を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタ装置において、該スパッタ装置は、隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、
単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、を備えたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスパッタ装置において、
前記制御手段は、成膜開始から前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を利用した高速成膜を実行して目標膜厚の手前一定量まで成膜した後に、前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを利用した低速成膜に切り替えて前記目標膜厚までの成膜を実施するように制御することを特徴とするスパッタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスパッタ装置において、前記制御手段は、前記低速成膜中に前記膜厚測定手段によって膜厚を監視し、膜厚が前記目標膜厚に到達したことが検出された時点で前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源による成膜を中止する制御を行うことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項５】
チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、
チャンバー壁の内側には、ターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなるマグネトロンスパッタ源が配置され、前記ターゲットは前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置であって、該スパッタ装置は、
隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源のみを前記マグネトロンスパッタ源として備えるとともに、
前記基板ホルダーに取り付けられる基板上に形成される膜の膜厚を成膜中に前記ドラムを回転させながら測定する膜厚測定手段と、
前記ターゲットに対して、スパッタに必要な電力を供給する電源部と、
前記膜厚測定手段で得られる測定結果を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のスパッタ装置において、該スパッタ装置は、
低屈折率膜の成膜に用いられるターゲットが取り付けられる低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源と、
高屈折率膜の成膜に用いられるターゲットが取り付けられる高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源と、が併設されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項７】
前記膜厚測定手段は、前記基板に対して測定光を照射する投光手段と、前記基板に照射された前記測定光の透過光または反射光を受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する受光手段と、を備え、前記ドラムの回転中に前記投光手段から前記基板に測定光を照射することにより、前記膜厚の測定を行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項８】
前記受光手段から出力される受光信号に基づいて透過率情報または反射率情報を算出する演算手段、を備えたことを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記演算手段は、前記測定光の入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光手段から得られる信号に基づいて、入射角度に応じた透過率情報または反射率情報を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得することを特徴とする請求項８に記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記膜厚測定手段は、前記基板に対して波長の異なる複数種類の測定光を選択的に照射し得る投光手段と、前記基板に照射された前記測定光の透過光または反射光を受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する受光手段と、を備え、前記ドラムの回転中に前記投光手段から前記基板に測定光を照射することにより、前記膜厚の測定を行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項１１】
前記受光手段から出力される受光信号に基づいて、前記波長の異なる複数種類の測定光に対する透過率情報または反射率情報を算出する演算手段、を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のスパッタ装置。
【請求項１２】
前記演算手段は、前記波長の異なる複数種類の測定光に対して、それぞれ入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光手段から得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得することを特徴とする請求項１１に記載のスパッタ装置。
【請求項１３】
前記演算手段は、前記取得した入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータから近似変換を行って分光透過率または分光反射率を算出することを特徴とする請求項９または１２に記載のスパッタ装置。
【請求項１４】
前記膜厚測定手段は、前記マグネトロンスパッタ源から離れた位置に設置されることを特徴とする請求項７乃至１３の何れか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項１５】
前記測定光の透過光又は反射光が通過する光路の周囲を包囲する遮光筒が前記チャンバーの内壁と前記基板ホルダーとの間に設けられていることを特徴とする請求項７乃至１４の何れか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項１６】
前記遮光筒は、前記チャンバーと電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１５に記載のスパッタ装置。
【請求項１７】
前記遮光筒の先端部には、前記基板との間の多重反射を低減する反射防止部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のスパッタ装置。
【請求項１８】
隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、
単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、
成膜開始から前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を利用した高速成膜を実行して目標膜厚の手前一定量まで成膜した後に、前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを利用した低速成膜に切り替えて前記目標膜厚までの成膜を実施するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項１９】
前記ターゲットは、前記基板と対向する位置関係になったときに、前記基板に対面するターゲット面が基板面に対して平行とならないように前記ターゲット面が所定の傾斜角度を有していることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項２０】
チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、チャンバー壁の内側にはマグネトロンスパッタ源が配置され、前記マグネトロンスパッタ源はターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなり、前記ターゲットは、前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置を用いて成膜を行うスパッタ成膜方法であって、該方法は、
前記基板ホルダーに取り付けられる基板上に形成される膜の膜厚を成膜中に測定する膜厚測定工程と、
前記膜厚測定工程で得られた測定結果の情報を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御工程と、
を含むことを特徴とするスパッタ成膜方法。
【請求項２１】
隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、を有したスパッタ装置を用いて成膜を行うスパッタ成膜方法であって、該方法は、
成膜開始から前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を利用した高速成膜を実行して目標膜厚の手前一定量まで成膜した後に、前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを利用した低速成膜に切り替えて前記目標膜厚までの成膜を実施することを特徴とするスパッタ成膜方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のスパッタ成膜方法において、成膜中に膜厚を測定する膜厚測定工程と、前記測定で得た情報を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御工程とを含むことを特徴とするスパッタ成膜方法。
【請求項２３】
チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、チャンバー壁の内側には、ターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなるマグネトロンスパッタ源が配置され、前記ターゲットは、前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置を用いて成膜を行うスパッタ成膜方法であって、該方法は、
前記マグネトロンスパッタ源として、隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源のみを利用し、前記ドラムを回転させながら、前記基板ホルダーに取り付けられている基板上に膜を形成する成膜工程と、
前記基板上に形成される膜の膜厚を前記成膜工程における前記ドラムの回転中に測定する膜厚測定工程と、
前記膜厚測定工程で得られた測定結果の情報を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御工程と、
を含むことを特徴とするスパッタ成膜方法。
【請求項２４】
前記膜厚測定工程は、前記ドラムを回転させながら前記基板に対して測定光を照射する投光工程と、前記基板に照射された前記測定光の透過光または反射光を受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する受光工程と、を含むことを特徴とする請求項２０、２２または２３に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項２５】
前記受光工程により出力される受光信号に基づいて透過率情報または反射率情報を算出する演算工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項２６】
前記演算工程は、前記測定光の入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光工程で得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得することを特徴とする請求項２５に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項２７】
前記膜厚測定工程は、前記ドラムを回転させながら前記基板に対して波長の異なる複数種類の測定光を選択的に照射する投光工程と、前記基板に照射された前記測定光の透過光または反射光を受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する受光工程と、を含むことを特徴とする請求項２０、２２又は２３に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項２８】
前記受光工程で得られる受光信号に基づいて、前記波長の異なる複数種類の測定光に対する透過率または反射率を算出する演算工程を含むことを特徴とする請求項２７に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項２９】
前記演算工程は、前記波長の異なる複数種類の測定光に対して、それぞれ入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光工程で得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得することを特徴とする請求項２８に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項３０】
前記演算工程は、前記取得した入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータから近似変換を行って分光透過率または分光反射率を算出することを特徴とする請求項２６または２９に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項３１】
前記膜厚の測定において、前記マグネトロン部で発生するプラズマ光の影響を小さくするように、前記膜厚の測定は、前記マグネトロン部から離れた場所で行うことを特徴とする請求項２０及び２２乃至３０の何れか１項に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項３２】
前記測定光の透過光又は反射光が通過する光路の周囲を遮光筒によって包囲し、外部からの不要光の影響を小さくしてノイズの低減を図ることを特徴とする請求項２４乃至請求項３１に記載のスパッタ成膜方法。
【請求項３３】
請求項２０乃至３２の何れか１項に記載のスパッタ成膜方法において、前記ターゲットが前記基板と対向する位置関係になったときに、前記基板に対面するターゲット面が基板面に対して平行とならないように前記ターゲット面が傾斜面で構成されたターゲットを用いることを特徴とするスパッタ成膜方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光学フィルター等の成膜工程に適用されるスパッタ装置及びスパッタ成膜方法に係り、特に、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長多重分割）技術で用いられるＷＤＭ用フィルターの製造に好適なスパッタ装置及びスパッタ成膜方法に関する。
背景技術
特開平３−２５３５６８号公報には、ガラス板などの基板に成膜を行うためのカルーセル型スパッタ装置が開示されている。カルーセル型スパッタ装置は、回転・バッチ型のスパッタ装置であり、チャンバー内に多角柱形の基板ホルダー（回転ドラム）が配置されるとともに、チャンバー壁内側に矩形ターゲットを保持するマグネトロンが設置された構造を有している。基板を取り付けた基板ホルダーを回転させながらマグネトロンに電力を投入し、ターゲット上面にプラズマを発生させるとともに、所定の反応ガスをチャンバー内に導入することによって成膜が行われる。
また、特開平１１−２４１１６２号公報によれば、成膜中の膜厚を光学的測定手段によって連続的にモニタするスパッタリング方法が提案されている。
近時、光ファイバー通信の分野で注目されているＷＤＭ技術で用いられるＷＤＭ用フィルターは、低屈折率材料の膜（例えばＳｉＯ２膜）と高屈折材料の膜（例えばＴａ２Ｏ５膜）を交互に組み合わせ、極めて多くの層（例えば、１００層程度）を積層して形成される。かかる光学多層膜の製造に際しては、各層の膜厚を設計値通り正確に形成することが重要であり、高速かつ高精度に成膜を行うための技術の開発が望まれている。
図２７は、従来の光学多層膜成膜用のスパッタ装置の概略図である。略円筒形のチャンバー２００内に多角筒形の基板ホルダー２０２が配置され、基板ホルダー２０２の各側面に基板２０４が取り付けられる。チャンバー壁内側には、低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源２０６と、高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源２０８が設置され、前者には低屈折率膜形成用のターゲット（例えばＳｉターゲット）２１０が取り付けられ、後者には高屈折率膜形成用のターゲット（例えば、Ｔｉターゲット）２１２が取り付けられる。
基板ホルダー２０２は、中心軸２１４を回転中心として回転しており、スパッタ電源２１６からマグネトロンスパッタ源２０６に電力を供給することによって、ターゲット２１０上面付近にプラズマが発生し、図示せぬガス導入部から供給されるガスと反応してターゲット２１０前を通過する各基板２０４上に低屈折率膜が形成される。同様に、スパッタ電源２１８からマグネトロンスパッタ源２０８に電力を供給することによって、ターゲット２１２上面にプラズマが発生し、導入されたガスと反応して各基板２０４上に高屈折率膜が形成される。スパッタ電源２１６、２１８の投入時間と成膜量の関係（成膜速度）を予め調査しておき、スパッタ時間を管理しながら、各マグネトロンスパッタ源２０６、２０８に対して交互に電源供給を行うことによって所望の多層膜を形成する。
しかしながら、上記従来の成膜装置は、高精度の膜厚管理が困難であり、膜厚精度を高めるためには、成膜速度を遅くして対応しなければならず、生産性が著しく低下するという問題がある。
特開昭４９−１１５０８５号公報は、カルーセル型スパッタ装置に関する記載は無いが、成膜工程においてスパッタ装置へのエネルギー供給を断続的に行い、エネルギーの断期間（供給休止期間）に膜厚を測定して、その結果をエネルギー供給系にフィードバックする方法が提案されている。しかし、この方法は、成膜工程と測定工程が交互に行われ、測定中は成膜が中断されるため、生産性が悪いという欠点がある。
また、特開平３−２５３５６８号公報のように、二つのカソードと該カソードに電力を印加するための二つの電源とを用いたスパッタ装置（方法）によって膜厚の均一化を図る場合では、二つのカソードが対で成膜に寄与するため、成膜速度に影響する要因（磁場、印加電圧、ターゲット表面の状態、ガス圧等）について二つのカソード間で差を小さくすることが必要となる。しかし、二つのカソードについて条件を合わせることは困難であり、結果として膜厚の均一化の制御は容易ではない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、膜厚を高精度で制御でき、生産性に優れるスパッタ装置及びスパッタ成膜方法を提供することを目的とする。また、従来に比べてより簡単に膜厚の均一化を達成できるとともに、装置の小型化並びに低コスト化を実現できるスパッタ装置及びスパッタ成膜方法を提供することを目的とする。
発明の開示
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、チャンバー壁の内側にはマグネトロンスパッタ源が配置され、前記マグネトロンスパッタ源はターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなり、前記ターゲットは前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置であって、該スパッタ装置は、前記基板ホルダーに取り付けられる基板上に形成される膜の膜厚を成膜中に測定する膜厚測定手段と、前記ターゲットに対して、スパッタに必要な電力を供給する電源部と、前記膜厚測定手段で得られる測定結果を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、カルーセル型スパッタ装置において成膜中に膜厚をモニタリングし、その情報を制御系にフィードバックして、コントロールすることができる。成膜量に影響するパラメータの制御としては、スパッタ電源の電力制御の他、基板ホルダー（ドラム）の回転速度、シャッター開閉度、スパッタ圧力等の制御がある。例えば、成膜を停止する場合は、スパッタ電源の電力を止める、またはシャッターを閉めるなどを行う。
本発明の一態様として、請求項２記載のスパッタ装置は、隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、を備えたことを特徴している。
「単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源」としては、ＤＣ（直流）型マグネトロンスパッタ源の他に、ＲＦ（高周波）型マグネトロンスパッタ源、パルス（直流電圧を一定の時間間隔で印加する）型マグネトロンスパッタ源などがある。
ＡＣ型マグネトロンスパッタ源は、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源よりも高速成膜が可能である。本発明は、これら二種類のスパッタ源を併用して、高速かつ高精度の成膜を実現したものである。
この場合、請求項３に示したように、成膜開始から前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を利用した高速成膜を実行して目標膜厚の手前一定量まで成膜した後に、前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを利用した低速成膜に切り替えて前記目標膜厚までの成膜を実施するように制御する態様がある。これにより、高精度の膜厚コントロールを行うことができる。
更に、請求項４に示したように、前記低速成膜中に前記膜厚測定手段によって膜厚を監視し、膜厚が前記目標膜厚に到達したことが検出された時点で前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源による成膜を中止する制御を行う態様が好ましい。なお、通常は、成膜中に膜厚を常時監視する。
単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを使用して低速成膜を行っている期間中、膜厚をモニタリングし、その情報を制御系にフィードバックすることにより、膜厚をより高精度にコントロールできる。
請求項５に記載の発明は、チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、チャンバー壁の内側には、ターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなるマグネトロンスパッタ源が配置され、前記ターゲットは前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置であって、該スパッタ装置は、隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源のみを前記マグネトロンスパッタ源として備えるとともに、前記基板ホルダーに取り付けられる基板上に形成される膜の膜厚を成膜中に前記ドラムを回転させながら測定する膜厚測定手段と、前記ターゲットに対して、スパッタに必要な電力を供給する電源部と、前記膜厚測定手段で得られる測定結果を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
膜厚誤差が１％のオーダーで要求される積層膜を形成する場合には、高速のＡＣ型マグネトロンのみを使用して要求を満たす膜を形成することができる。
ＷＤＭ用フィルター等の製造に利用される光学多層膜成膜装置などのように、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に成膜するための装置に本発明を適用する場合は、請求項６に示したように、低屈折率膜の成膜に用いられるターゲットが取り付けられる低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源と、高屈折率膜の成膜に用いられるターゲットが取り付けられる高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源と、が併設された構造を有するスパッタ装置を用いる。
低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源と、高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源の各スパッタ源について、それぞれＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源との組み合わせによって構成することにより、低屈折率膜の成膜工程及び高屈折率膜の成膜工程において、高速成膜と高精度の成膜制御が実現できる。
もちろん、要求される膜厚精度によってはＡＣ型マグネトロンのみを使用して成膜を行う態様も可能である。
請求項７に記載の態様によれば、前記膜厚測定手段は、前記基板に対して測定光を照射する投光手段と、前記基板に照射された前記測定光の透過光または反射光を受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する受光手段と、を備え、前記ドラムの回転中に前記投光手段から前記基板に測定光を照射することにより、前記膜厚の測定を行うことを特徴としている。
本態様に係る膜厚測定手段は、膜厚を直接測定するのではなく、間接的な情報を測定する。すなわち、膜厚測定手段は、投光手段と受光手段とからなり、受光手段は、受光した光量に応じた電気信号を出力する。測定光には、例えば、５５０ｎｍの単色の測定光や、それより波長の短い５４９ｎｍの単色の測定光を用いる。投光手段から単色の測定光を投射する態様に限らず、白色の（波長選択していない）測定光を投光手段から投射し、受光側で単色化する態様もある。
請求項８に示したように、受光手段から出力された電気信号（受光信号）は演算手段に送られ、演算手段によって透過率情報または反射率情報に演算される。演算手段は、必要に応じて膜厚測定手段に内包されてもよいし、制御手段に含まれてもよい。
請求項９に記載の態様によれば、前記演算手段は、前記測定光の入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光手段から得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得することを特徴としている。
カルーセル型スパッタ装置においては基板ホルダーが回転しているために、膜厚測定用の投光手段と受光手段が所定の位置に固定設置されている場合、測定光の入射角度が常に変化する。垂直入射時（入射角度０°）とその前後を含む所定の角度範囲における１又は複数のポイントの受光信号を演算し、透過率または反射率の入射角度に対する依存性を求める。
こうして得られた入射角度と透過率または反射率の関係を示すプロファイル（入射角度に対する透過率または反射率の変化を示す曲線）を利用することにより、成膜の終点などを確実に決定することができる。例えば、演算されるプロファイルと目標とする光学特性を有する製品の既存のプロファイルと比較したり、リアルタイムで演算されるプロファイルの形状変化を追跡するなどの手法によって成膜の終点を決定することができる。
また、本発明の他の態様として、請求項１０に示したように、前記膜厚測定手段は、前記基板に対して波長の異なる複数種類の測定光を選択的に照射し得る投光手段と、前記基板に照射された前記測定光の透過光または反射光を受光して、その受光量に応じた電気信号に変換する受光手段と、を備え、前記ドラムの回転中に前記投光手段から前記基板に測定光を照射することにより、前記膜厚の測定を行うことを特徴とする態様がある。例えば、５５０ｎｍと５４９ｎｍの測定光を選択的に切り替えて使用する。
請求項１１に示したように、受光手段から出力された電気信号（受光信号）は演算手段に送られ、演算手段によって前記波長の異なる複数種類の測定光に対する透過率情報または反射率情報に演算される。
請求項１２に記載の態様によれば、前記演算手段は、前記波長の異なる複数種類の測定光に対して、それぞれ入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光手段から得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得することを特徴としている。
更に、請求項１３に示すように、前記演算手段は、前記取得した入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータから近似変換を行って分光透過率または分光反射率を算出する態様がある。
所定の角度範囲について得られた透過率または反射率のデータに基づき、角度を波長に換算して近似値を得る演算手法によって、当該測定波長よりも長波長側の分光透過率または分光反射率を求めることができる。波長の異なる複数種類の測定光を用いて透過率または反射率を測定することにより、一層精度の高い測定が可能となる。
また、上記した本発明のスパッタ装置において、所定波長の単色の測定光を用いてその入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光手段から得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータを取得してこれをグラフ化する第１の測定機能と、前記取得した入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータの平均値を算出する第２の測定機能と、前記取得した入射角度と透過率または反射率の関係を示すデータから近似変換を行って分光透過率または分光反射率を算出する第３の測定機能と、前記所定波長よりも短波長側の測定光を用いてその入射角度が０°及びその近傍を含む所定の角度範囲のときに前記受光手段から得られる受光信号に基づいて、入射角度に応じた透過率または反射率を求め、入射角度に対する透過率または反射率の関係を示すデータを取得し、当該取得した入射角度に対する透過率または反射率の関係を示すデータから近似変換を行って分光透過率または分光反射率を算出する第４の測定機能と、を備え、前記第１乃至第４の測定機能のうち、利用される測定機能またはその組み合わせが成膜工程の段階に応じて切り替えられるように構成する態様も好ましい。
光学多層膜を製造する場合、成膜過程の段階に応じて膜の光学的な性質が変化するため、それぞれの段階に適した測定方法を用いることにより、測定精度と膜厚制御の精度向上を図ることができる。
請求項１４に示した様態によれば、前記膜厚測定手段は、前記マグネトロンスパッタ源から離れた位置に設置されることを特徴としている。「離れた位置」とは、「受光手段に最も近いマグネトロンの中心線（マグネトロンの中心を通り、ターゲット支持面に垂直な線）とチャンバー外壁との交点を基準として、外壁面上の周長に沿って水平方向に１５０ｍｍ以上特に９００ｍｍ以上離れた位置」をいう。測定部を成膜空間から離すことにより、プラズマ光に起因するノイズを低減することができ、精度の良い測定が可能となる。
更に、請求項１５に示したように、前記測定光の透過光又は反射光が通過する光路の周囲を包囲する遮光筒（遮光性のある筒状体）を付加することにより、成膜空間からのプラズマの迷光を遮断できる。この場合、請求項１６に示したように、前記チャンバーと前記遮光筒を電気的に絶縁し、フローティングポテンシャルとすることが好ましい。また、請求項１７に示したように、前記遮光筒の先端部に、前記基板との間の多重反射による迷光の影響を低減する反射防止部材を取り付ける態様も好ましい。
かかる態様によって、成膜空間からのプラズマ光に起因するノイズを大幅に低減でき、精度のよい測定が可能となる。
請求項１８に係るスパッタ装置は、隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、成膜開始から前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を利用した高速成膜を実行して目標膜厚の手前一定量まで成膜した後に、前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを利用した低速成膜に切り替えて前記目標膜厚までの成膜を実施するように制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
本発明は、ＡＣ型マグネトロンスパッタ源と単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、を併用して高速成膜を実現するとともに、高精度の膜厚コントロールを可能にするものであり、特に、カルーセル型スパッタ装置に適用されることが好ましい。
本発明の更に他の態様として、請求項１９に記載のスパッタ装置によれば、前記ターゲットは、前記基板と対向する位置関係になったときに、前記基板に対面するターゲット面が基板面に対して平行とならないように前記ターゲット面が所定の傾斜角度を有していることを特徴としている。
「対向する位置関係」とは、基板ホルダーの基板支持面の中心点と、該基板支持面から見たマグネトロン部の中心点との距離が最小となったときを意味する。なお、ＡＣ型マグネトロンスパッタ源の場合は、隣接して配置される二つのターゲットの中心点（二つのターゲットを全体として一つのマグネトロン部と見なしたときの中心点）を「マグネトロン部の中心点」と解釈する。
傾斜角度は、ターゲットが装着されるスパッタ装置の構成条件によって最適な角度に設計される。すなわち、膜厚が均一になる角度範囲でターゲット面を傾斜させる。かかる傾斜形のターゲットを用いることにより、スパッタ原子の飛散方向が調整されるとともに、回転する基板とターゲット間の距離と角度の関係等の諸条件が調整され、基板の進行方向についての膜厚の均一化を実現できる。もちろん、一つのカルーセル型スパッタ装置内において従来の平板形のターゲット（通常ターゲット）と本発明の傾斜形のターゲットとが混在する態様も可能である。
請求項２０に記載の発明は、請求項１に係る装置発明に対応する方法発明を提供する。すなわち、請求項２０に係る方法は、チャンバー内に、横断面が多角形状または円形状のドラムが回転自在に設置され、該ドラムの外周面上に基板ホルダーが設けられ、チャンバー壁の内側にはマグネトロンスパッタ源が配置され、マグネトロンスパッタ源はターゲットと該ターゲットを保持するマグネトロン部からなり、前記ターゲットは、前記ドラムの回転軸と平行となるように前記マグネトロン部により保持された構造を有するカルーセル型スパッタ装置を用いて成膜を行うスパッタ成膜方法であって、該方法は、前記基板ホルダーに取り付けられる基板上に形成される膜の膜厚を成膜中に測定する膜厚測定工程と、前記膜厚測定工程で得られた測定結果の情報を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する制御工程と、を含むことを特徴としている。
請求項２１に記載の発明は、請求項１８に係る装置発明に対応する方法発明を提供する。すなわち、請求項２１に係る方法は、隣接して配置された二つのターゲットのアノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替えるＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源と、を有したスパッタ装置を用いて成膜を行うスパッタ成膜方法であって、該方法は、成膜開始から前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を利用した高速成膜を実行して目標膜厚の手前一定量まで成膜した後に、前記ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、前記の単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを利用した低速成膜に切り替えて前記目標膜厚までの成膜を実施することを特徴としている。
この場合、請求項２２に示したように、成膜中に膜厚を測定し、前記測定で得た情報を利用して成膜量に影響するパラメータを制御する態様が好ましい。
請求項２３乃至３２に記載の発明はそれぞれ請求項５及び７乃至１５に係る装置発明に対応する方法発明を提供するものであり、請求項３３に記載の発明は請求項１９に係る装置発明に対応する方法発明を提供するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下添付図面に従って本発明のスパッタ装置及びスパッタ成膜方法の好ましい実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置の構成を示す平面模式図であり、図２は本装置で使用される基板ホルダーの斜視図である。図１に示したスパッタ装置１０は、高さ１．５ｍ、直径１．５ｍの円筒形チャンバー１２内に、ドラム（図１中不図示、図２中符号１７）と該ドラム１７の外周面上に設けられた基板ホルダー１４とを有し、直径１ｍの正十二角形を構成する各基板ホルダー１４がドラム１７の中心軸１６を回転中心として回転可能に支持された構造から成るカルーセル型のスパッタ装置である。
反応室となるチャンバー１２は、図示せぬ排気用ポンプと連結され、スパッタに必要な低圧を得ることができる。また、図示されていないが、チャンバー１２には、スパッタに必要なガスを導入するためのガス供給手段やローディング用ドアが設けられている。なお、チャンバー１２の内壁は、ドラム１７と概略所定間隔をもって対向する形状（内周形状）を有している。
図２に示すように、基板ホルダー１４は、円筒形状のドラム１７の外周面に取り付けられており、回転自在に設置されたドラム１７と一体的に回転する。なお、ドラム１７の形状は円筒形状に限らず、多角筒形状（横断面が多角形状）等であってもよい。
図１に示したように、基板ホルダー１４には成膜用の基板（例えば、ガラス基板）１８が取り付けられ、基板ホルダー１４は、図示せぬ回転駆動装置によるドラム１７の回転に伴って一定の回転速度（例えば、６ｒｐｍ）で回転する。チャンバー１２の内側には、低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源２０と、高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源３０とがそれぞれ設置されている。これらマグネトロンスパッタ源２０、３０は、高さ方向の長さが１．２ｍの矩形型マグネトロンスパッタ源であり、マグネトロンスパッタ源２０または３０の前を基板１８が通過することによって成膜が行われる。
マグネトロンスパッタ源２０は、単一のマグネトロン部２１に対して電源（本例では、矩形波状のパルス電力を供給するＤＣ電源）２２が接続された従来型のマグネトロンスパッタ源（以下、通常のマグネトロンという。）２３と、二つのマグネトロン部２４、２５に対して一つの交流電源２６が接続され、アノード／カソードの関係を所定周波数で交互に切り替える交流型マグネトロンスパッタ源（以下、ＡＣのマグネトロンという。）２７との組み合わせによって構成される。
同様に、マグネトロンスパッタ源３０は、単一のマグネトロン部３１に対して電源３２が接続された通常のマグネトロン３３と、二つのマグネトロン部３４、３５に対して一つの交流電源３６が接続されたＡＣのマグネトロン３７との組み合わせによって構成される。
ＡＣのマグネトロン２７、３７の動作原理は、特開平５−２２２５３０号、特開平５−２２２５３１号、特開平６−２１２４２１号、特開平１０−１３０８３０号の各公報に開示されている。概説すると、ＡＣのマグネトロンとは、ターゲットを二個並べて配置し、一方のターゲットがカソードの時は、他方がアノードとなり、数十ｋＨｚの周波数でカソードとアノードが入れ替わるマグネトロン装置であり、種々の制御を行うことにより、安定かつ高速に酸化物膜や窒化物膜等を成膜することができる。
通常のマグネトロン２３、３３は、ＡＣのマグネトロン２７、３７に比べて成膜スピードが低速である反面、膜厚を精度良く制御できるという利点がある。図１に示したスパッタ装置１０は、高速成膜可能なＡＣのマグネトロン２７、３７と、高精度の膜厚制御が可能な通常のマグネトロン２３、３３を組み合わせて使用することにより、高速成膜と高精度の膜厚制御を実現している。
また、スパッタ装置１０は、成膜中に膜厚を測定する手段（膜厚モニタリングシステム）として、ハロゲンランプ４０、モノクロメータ４１、光ファイバー４２、投光ヘッド４４、受光ヘッド４６、受光処理部４８を備えている。ハロゲンランプ４０からの光は、モノクロメータ４１によって波長選択された後、光ファイバー４２を介して投光ヘッド４４に導かれる。投光ヘッド４４は、基板ホルダー１４の内側（ドラム１７の内側）に設置され、投光ヘッド４４から回転中の基板１８に向けて光が照射される。図２８に示したように、基板ホルダー１４の縦方向中央部には回転方向に長い光通過用の開口（測定用穴）１４Ａが形成されている。測定用穴１４Ａの縦方向の長さは投射光のスポット直径と略同程度の大きさ（本例では３０ｍｍ）に形成されており、この測定用穴１４Ａを通してモニタ対象基板１８Ａに光が照射される。測定用穴１４Ａの長手方向の幅が大きい程、測定光の入射角度範囲を広くすることができる。なお、図２９に示すように、測定用穴１４Ａの部分に膜厚測定専用のモニタ対象基板１８Ｂを取り付けて、膜厚を測定する態様も可能である。
図１に示したチャンバー１２の外側には、受光ヘッド４６が設置されており、チャンバー１２の外壁には受光ヘッド４６に光を導く窓部（不図示）が設けられている。基板１８を透過した光は、受光ヘッド４６で受光され、受光量に応じた電気信号に変換された後、受光処理部４８に送られる。受光処理部４８は、受入した信号に対して所定の信号処理を行い、コンピュータ入力用の測定データに変換する。受光処理部４８で処理された測定データは、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという。）５０に送られる。
パソコン５０は、巾央演算処理装置（ＣＰＵ）を備え、演算処理装置として機能し、受光処理部４８から受入する測定データに基づいて、各スパッタ電源（２２、２６、３２、３６）を制御する制御装置としても機能する。また、パソコン５０によってハロゲンランプ４０の発光制御や、基板ホルダー１４の回転制御、チャンバー１２の圧力制御、導入ガスの供給制御及びシャッター（図１中不図示、図５中符号７２、７４、７６、７８）の開閉制御等を行うことができる。パソコン５０には各制御に必要なプログラムや各種データが組み込まれている。
図１では、膜厚測定用の光学式測定手段の光源部として、ハロゲンランプ４０及びモノクロメータ４１を用いたが、膜厚モニタリングシステムに使用される光学式測定手段の光源部は、図１の構成例に限定されず、測定対象に応じて適切な光源が選択される。例えば、ＷＤＭ用フィルターの製造の際には、波長＝１４６０〜１５８０ｎｍのチューナブルレーザー（可変波長レーザー）を用いる。また、単色の測定光を用いる態様に限らず、白色の測定光を用いて受光部側で単色化する態様もある。単色の測定光を利用する態様に比べて、受光部側で単色化をする態様はノイズが少ないという利点がある。
次に、上記の如く構成されたスパッタ装置１０の動作について説明する。以下に述べる実施例は、低屈折率膜としてＳｉＯ２、高屈折率膜としてＴｉＯ２をそれぞれ反応性スパッタにより成膜する例を説明する。
最初に、高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源３０の各マグネトロン部３１、３４、３５にはＴｉターゲット５２、５３、５４が取り付けられており、低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源２０の各マグネトロン部２１、２４、２５にはＳｉターゲット６２、６３、６４が取り付けられている。ターゲットの大きさは、通常用が高さ１．１ｍ、幅１５ｃｍ、ＡＣ用は各々、高さ１．１ｍ、幅１０ｃｍのものが用いられる。
また、それぞれの基板ホルダー１４には、厚さ１．１ｍｍ、１０ｃｍ角のガラス基板１８を９枚ずつ、縦方向に並んで取り付ける。次いで、チャンバー１２をロータリーポンプで５Ｐａまで粗引きした後、クライオポンプで１×１０−３Ｐａまで排気する。
次に、アルゴンガスを１００ｓｃｃｍ、酸素ガスを３０ｓｃｃｍ、マスフローコントローラを通してチャンバー１２内に導入する。そのときのガス圧は０．４Ｐａであった。なお、ｓｃｃｍは標準状態（０℃、１気圧）における流量（ｃｍ３／分）である。
ＳｉＯ２膜を成膜するために、Ｓｉターゲット６２が取り付けられている通常のマグネトロン２３に直流１０ｋＷの矩形波状のパルス電力（周波数５０ｋＨｚ）、Ｓｉターゲット６３、６４が取り付けられているＡＣのマグネトロン２７に交流２０ｋＷの電力をそれぞれ供給し、ターゲットと基板間に配置されているシャッター（図１中不図示）を閉めて五分間の予備放電を行い、その後両方のシャッターを開いて成膜を行う。
成膜中は、上記した膜厚モニタリングシステムによって基板ホルダー１４上の基板１８について透過率を測定する。基板１８の透過率は、成膜される膜厚に対応して変化するため、透過率を監視することによって膜厚を把握することができる。参考のために、図３に本実施例における膜厚モニタの信号例を示す。
膜厚モニタリングシステムによって膜厚を監視しながら成膜を行い、設計膜厚の９０％まで成膜した時点でＡＣのマグネトロン２７への電力の供給を止め、通常のマグネトロン２３のみで成膜を行う。成膜中は、透過率の測定結果をパソコン５０で演算し、その測定結果の情報を各電源２６、２２にフィードバックすることにより、基板１８の回転方向に関する膜の均一性の向上と同時に、膜厚が設計膜厚になるようにコントロールする。なお、基板ホルダー１４の回転速度やシャッターの開度（開閉量）を制御して成膜を調整することも可能である。
次に、ＴｉＯ２膜を成膜するために、Ｔｉターゲット５２が取り付けられている通常のマグネトロン３３に直流１５ｋＷ、Ｔｉターゲット５３、５４が取り付けられているＡＣのマグネトロン３７に交流３０ｋＷの電力をそれぞれ供給し、ＳｉＯ２膜の成膜工程と同様に、五分間の予備放電を行った後に、両方のシャッターを開けて成膜を行う。ＴｉＯ２膜の場合も、設計膜厚の９０％まで成膜した時点でＡＣのマグネトロン３７への電力の供給を止め、通常のマグネトロン３３のみで成膜を行う。成膜中に、透過率の測定結果を各電源３６、３２にフィードバックして、膜の均一性を向上させ、正確な膜厚管理を行う点はＳｉＯ２膜の成膜工程と同様である。
上述したＳｉＯ２膜の成膜工程及びＴｉＯ２膜の成膜工程を繰り返し行い、ガラス（基板）／ＳｉＯ２（９４．２ｎｍ）／ＴｉＯ２（５７．３ｎｍ）／ＳｉＯ２（９４．２ｎｍ）／ＴｉＯ２（５７．３ｎｍ）／ＳｉＯ２（９４．２ｎｍ）／ＴｉＯ２（５７．３ｎｍ）／ＳｉＯ２（１８８．２ｎｍ）／ＴｉＯ２（５７．３ｎｍ）／ＳｉＯ２（９４．２ｎｍ）／ＴｉＯ２（５７．３ｎｍ）／ＳｉＯ２（９４．２ｎｍ）／ＴｉＯ２（５７．３ｎｍ）／ＳｉＯ２（９４．２ｎｍ）の１３層のバンドパスフィルターを作成した。なお、このような膜構成を、ガラス／（ＳｉＯ２９４．２／ＴｉＯ２５７．３ｎｍ）３／ＳｉＯ２１８８．２ｎｍ／（ＴｉＯ２５７．３ｎｍ／ＳｉＯ２９４．２ｎｍ）３と表記する。
この作成されたバンドパスフィルターの分光特性を図４に示す。同図中黒丸（●）は設計値であり、実線は本実施例による作成したバンドパスフィルターの分光特性の測定結果を示す。点線は、比較のため、前記実施例のＡＣのマグネトロンが無く、電源へのフィードバックシステム無しとした図２７のような構成のスパッタ装置を用いて作成したバンドパスフィルターの分光特性の測定結果を示した。図４によれば、本発明を適用して作成したバンドパスフィルターは、ほぼ設計値通りの分光特性を示しているが、電源へのフィードバック無しで作成したものは、バンドパスフィルターの設計波長（５５０ｎｍ）と異なる波長で透過率がピークを持っている。
本実施の形態に係るスパッタ装置１０を利用することによって、基板１８に多層膜を高速で成膜でき、かつ高精度で膜厚制御することが可能になり、ＷＤＭ用フィルターやダイクロイックミラーなどを生産性よく製造することができる。
上記実施例の場合、設計膜厚の９０％の膜厚まで、ＡＣのマグネトロンと通常のマグネトロンとを同時稼働させ、その後ＡＣのマグネトロンのみ放電を止めて、通常のマグネトロンのみ放電を継続するようにしたが、制御方式はこの例に限定されない。例えば、９０％までＡＣのマグネトロンのみで成膜し、その後通常のマグネトロンのみで成膜するという制御方式も可能である。もちろん、ＡＣのマグネトロンを止めるタイミングは、設計膜厚の９０％成膜時点に限定されず、適宜設定可能である。
また、上記実施例では、ＡＣのマグネトロンへの給電中（設計膜厚の９０％に到達するまでの期間）も膜厚をモニタリングしながら膜厚制御を行っているが、ＡＣのマグネトロンへの電力供給中は膜厚のモニタリングはするが膜厚制御は行わず、予め調査されている投入電力とスパッタ時間による膜厚予測値に基づいて時間管理を行い、所定時間経過した時にＡＣのマグネトロンへの電源を停止してもよい。そして、通常のマグネトロンのみで成膜を開始した時点で膜厚制御（例えば、電源にフィードバックさせて制御する）を開始する態様も可能である。
基板１８上で膜厚を測定する場所（測定ポイント）は、基板１８の中央部の一カ所であってもよいし、回転方向に沿った横方向（「進行方向」という。）について複数箇所の測定を行い横方向の膜厚分布を測定してもよい。更に、基板ホルダー１４の回転軸に沿った縦方向について複数の膜厚測定手段（投光ヘッド４４及び受光ヘッド４６）を配置して、縦方向について複数箇所で膜厚の測定を行う態様も可能である。
成膜時には基板ホルダー１４が常に回転した状態にあり、透過率の測定は基板ホルダー１４の１回転について１サンプル以上（より好ましくは、十二角形の各辺について１サンプルずつ合計１２サンプル）行われる。例えば、基板ホルダー１４の回転機構は１回転ごとに１回の信号を発生する回転位置センサと、基板ホルダー１４の基板取付面が周方向の決められた所定位置を通る際に信号を発生する基板位置センサとを備え、これら位置センサからの信号をトリガとして各サンプルごとに測定を行う。
なお、これら位置センサを省略しても、連続的に測定を行うことで得られる周期的な測定信号を得ることができるため、測定は可能である。ただし、上記のように位置センサを利用することによって、測定信号と測定位置の関係を明確に把握できるため、正確な測定が可能となる。
こうして、基板が回転した状態で得られる透過率のデータ列は膜の透過率の角度依存性を示すデータとなる。このデータ列は理論的には測定光の入射角度０°の透過率を中心として線対称となるような値をとる。この対称性を利用し、入射角度０°の透過率を獲得し、更に角度依存性を分光特性に近似変換することができる。近似変換の手法については、図２１乃至図２６を用いて詳述する。
図１に示したスパッタ装置１０は、基板ホルダー１４の内側に投光ヘッド４４を配置し、受光ヘッド４６はチャンバー１２の外部に設置したが、投光ヘッド４４と受光ヘッド４６の配置関係を入れ替える態様も可能である。
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。
図５は、他の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置７０の模式図である。図５中図１と共通する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。なお、図５では、図面の簡略化のため、ハロゲンランプ４０、モノクロメータ４１、光ファイバー４２、受光処理部４８及びパソコン５０等の構成を図示しないものとする（図６及び図７においても同様）。
図５に示したスパッタ装置７０は、低屈折率膜形成用及び高屈折率膜形成用の双方について、通常のマグネトロン２３、３３と、ＡＣのマグネトロン２７、３７の設置場所が隔てられ、各マグネトロン（２３、３３、２７、３７）と基板１８との間にそれぞれ開閉可能なシャッター７２、７４、７６、７８が設けられている。同図では、低屈折率膜を成膜している状態が示され、低屈折率膜形成用の通常のマグネトロン２３及びＡＣのマグネトロン２７前に配置されたシャッター７２、７６は開状態、高屈折率膜形成用の通常のマグネトロン３３及びＡＣのマグネトロン３７前に配置されたシャッター７４、７８は閉状態となっている。
同図において、反応性スパッタプロセスにより所望の膜厚が得られた時点でシャッター７２、７６を閉じることによって、成膜反応を確実に停止させることができるとともに、成膜に使用しないスパッタ源のシャッター７４、７８を閉じておくことにより、ターゲットの劣化を防止できる。低屈折率膜の成膜が完了したら、シャッター７４、７８を開けて高屈折率膜の成膜を実施する。
また、図６に示したように、各マグネトロン（２３、３３、２７、３７）の左右両脇に防着板８０を配置する態様も好ましい。防着板８０は、プラズマの回り込みを防止する作用を有し、マグネトロン部正面に位置する基板１８に対してのみ成膜作用を制限し、それ以外の基板（隣接する基板）に対する成膜を防止する。防着板８０によって各マグネトロンスパッタ源の左右を個別に包囲したことにより、他のマグネトロンスパッタ源によるプラズマの影響を受けず、ターゲットへの不純物の付着を防止できる。
図７は、カソード配置のバリエーションを示す図である。本発明の実施に際しては、図７（ａ）乃至（ｄ）に示すように、カソード配置に関して種々の形態が可能である。同図中「Ｈ」なる記号は高屈折率膜形成用のカソード（マグネトロン部）を示し、「Ｌ」は低屈折率膜形成用のカソード（マグネトロン部）を示す。図７（ａ）は、高屈折率膜形成用のカソードと低屈折率膜形成用のカソードを離して配置した例であり、図５で説明した通りである。図７（ｂ）はプラズマの干渉を避けるために、高屈折率膜形成用のカソードと低屈折率膜形成用のカソードを隣接させた例である。同図（ｃ）は膜厚モニタへの干渉を避けるために、モニタ位置をカソードから離した位置に設定した例である。同図（ｄ）は、膜厚を測定する手段として、透過型のモニタと反射型モニタとを併用した例が示されている。
透過型モニタは、図１で説明したように、投光ヘッド４４と受光ヘッド４６を用いて基板１８の透過率を測定する手段である。反射型モニタは、ヘッド８２から基板１８に向けて光を照射し、その反射光をヘッド８２で受光して、受光信号の解析によって反射率を測定する手段である。図示されていないが、図１と同様のハロゲンランプ４０、モノクロメータ４１及び光ファイバー４２を用いて反射型モニタのヘッド８２に測定用の光が導かれ、ヘッド８２で受光した光（反射光）は受光信号処理手段を介してパソコン５０に送られる。
図７（ｄ）のように、透過型モニタと反射型モニタを併用する場合、透過率が低い領域は反射率の測定結果を用いて制御を行い、透過率が高い領域は透過率の測定結果を用いて制御を行う態様が好ましい。すなわち、透過式／反射式の制御の切り替えを判定するための基準となる透過率（判定基準値）を予め設定しておき、この判定基準値よりも透過率が低い場合には、反射率の測定結果を利用して制御を行い、判定基準値よりも透過率が高い場合には、透過率の測定結果を利用して制御を行う。
図８には、本発明の実施に際して主に使用されるターゲット材と膜材料が示されている。低屈折率材料としては、既述したＳｉターゲットを用いてＳｉＯ２膜を形成する態様の他、ＳｉＣターゲットを用いてＳｉＯ２膜を形成する態様、ターゲットにＳｉとＡｌの合金を用いてＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とからなる酸化物膜を形成する態様などがある。
高屈折率材料についても、既述したＴｉターゲットを用いてＴｉＯ２膜を形成する態様の他、図８に示したように、ターゲット材を選択することによって、種々の膜材料を成膜することができる。また、図８には示されていないが、ターゲット材は金属（導電性材料）以外にも、ＤＣスパッタが可能な酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物等も使用可能である。
図９は、本発明の実施に際して利用される基板の例が示されている。同図に示したように、ＷＤＭ用フィルターには、基板としてＯＨＡＲＡ社製ＷＭＳ（結晶化ガラス）が使用される。また、他の光学フィルター用の基板としては、白板ガラス、硬質ガラス、人工水晶等、図９に示した各種のガラスが用途に応じて使用される。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図１０は、他の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置１００の構成図である。同図中図１及び図５に示した装置と同一または類似の部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１０において、「低速成膜１」と記載した通常のマグネトロン２３及び「高速成膜１」と記載したＡＣのマグネトロン２７は、低屈折率膜成膜用のスパッタ源である。また、「低速成膜２」と記載した通常のマグネトロン３３及び「高速成膜２」と記載したＡＣのマグネトロン３７は、高屈折率膜成膜用のスパッタ源である。
これら各マグネトロン２３、２７、３３、３７は、その中心線２３Ａ、２７Ａ、３３Ａ、３７Ａ（各マグネトロンの中心を通り、ターゲット支持面に垂直な線）が基板ホルダー１４の回転中心（中心軸１６）と交差するように、回転中心の方向に向いて配置されている。図１０のように、基板ホルダー１４によって構成される正十二角形の内接円を１５Ａ、外接円を１５Ｂとすると、基板ホルダー１４と各マグネトロン２３、２７、３３、３７までの距離は、基板ホルダー１４の回転に伴い、内接円１５Ａから外接円１５Ｂの範囲で変動する。同図では、基板ホルダー１４の基板支持面の中心点と、該基板支持面から見た各マグネトロン２３、２７、３３、３７の中心点との距離が最小となったときの状態（基板とターゲットが対向する位置関係の状態）が示されている。
シャッター７２、７２、７６、７８は、それぞれローラ７９の回転力によって開閉動作するように構成され、スパッタ電源２２、２６、３２、３６の制御に連動して、対応するシャッター７２、７２、７６、７８の開閉が制御される。
膜厚モニタリングシステムの光源としてハロゲンランプ４０を用いる場合、図１０に示すように、モノクロメータ４１の出力部にチョッパ８４が配置される。モノクロメータ４１からの出力光（単色光）をチョッパ８４によって周期的に遮光することにより、受光処理部４８内の比較器によって光源のノイズ成分を除去する演算が行われる。受光処理部４８は、チョッパ８４を作動させる変調信号を出力するとともに、入力される受光信号の電圧値をデジタル信号に変換してＣＰＵ５１に提供するコントロールアンプ（図１１中符号４９として記載）を備えている。
図１１は、ハロゲンランプを利用する膜厚モニタリングシステムの詳細な構成を示すブロック図である。ハロゲンランプ４０は、ランプ電源８６から電力の供給を受けて発光する。ハロゲンランプ４０から照射される光（白色光）は、モノクロメータ４１によって単色化された後、チョッパ８４に入射する。チョッパ８４は、コントロールアンプ４９から与えられる変調信号に従って作動し、チョッパ８４を介して変調された単色光が出力される。この変調された単色光は、光分割手段（ハーフミラーなど）８７によって２分割され、その一方は成膜空間となるチャンバー１２内に導入されて測定対象の基板１８（測定用試料に相当）に照射される。基板１８を透過した光はフォトマルメータ８５に入射し、透過光の光量に応じた電圧信号に変換される。フォトマルメータ８５から出力される電圧信号は、コントロールアンプ４９によってデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ５１に送られる。
また、光分割手段８７で分割された他方の分岐光は、光源情報を得るための光としてフォトダイオード８８に入射する。コントロールアンプ４９は、フォトダイオード８８に対してチョッパ８４と同期する変調信号を与えており、フォトダイオード８８からはモノクロメータ４１から出射される光源直接光の光量に応じた電圧信号が出力される。フォトダイオード８８から出力された電圧信号は、コントロールアンプ４９においてデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ５１に送られる。
ＣＰＵ５１は、コントロールアンプ４９から受入した透過光のデータと光源直接光のデータに基づいて、透過率の算出、光学膜厚の算出、並びに成膜レートの算出等の演算を行う。
ハロゲンランプ４０の白色光をモノクロメータ４１によって単色化してから基板１８に照射する態様に限らず、白色の測定光を基板１８に照射し、受光側で単色化してもよい。この場合、受光ヘッド４６の前段にモノクロメータが配置される。受光側で単色化する態様は、単色の測定光を用いる態様に比べてノイズが低減される。
図１１に示したシステム構成に代えて、図１２に示すシステム構成も可能である。図１２中図１１と同一または類似の部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１２に示した例では、光源部に可変波長レーザー９０が用いられ、可変波長レーザーユニット内のグレーティングによって出力波長が選択される。また、可変波長レーザー９０は出力が安定しているため、図１１で説明した光源直接光の監視が不要となる。図１２では変調された単色光が用いられているが、変調しないで用いることもできる。また、図１２に図示されている分岐手段８７を省略してもよい。
ところで、カルーセル型スパッタ装置は、正多角形を構成する各基板ホルダーを回転させながら成膜を行う構造であるため、特開平３−２５３５６８号公報でも指摘されているように、正多角形の辺にあたる部分と、稜にあたる部分とでは、ターゲットとの最短接近距離、並びにターゲットに対する基板面の角度の関係が異なる。そのため、基板に対するスパッタ原子の付着確率が異なり、基板の回転方向（回転しながら基板の横幅方向に進む方向という意味で「進行方向」という。）に対する膜厚分布が不均一になるという傾向がある。
図１３にその模式図を示す。図１３（ａ）は、基板ホルダー２０２により構成される正多角形の辺にあたる部分がターゲット２１０に最接近した状態を示し、同図（ｂ）は、正多角形の稜がターゲット２１０に最接近した状態を示す。なお、符号２２０はターゲット２１０が装着されるマグネトロン部のバッキングプレートである。スパッタ原子の付着確率は、ターゲット２１０から基板２０４面内の各位置までの距離ｒとその方向（「ベクトル〈ｒ〉」という。）、及びベクトル〈ｒ〉と基板面とのなす角度φに依存する。
図１３（ａ）及び（ｂ）に示したように、基板ホルダー２０２の回転に応じて、正多角形の辺にあたる部分と稜にあたる部分とではベクトル〈ｒ〉と角度φが変化するため、従来の成膜方法では、図１３（ｃ）に示すように基板２０４の周辺部分により多くの原子が付着し、中心部に比べて周辺部の膜厚が大きくなるという傾向がある。
本発明においては膜厚分布の均一化を達成するため、本実施形態に係るスパッタ装置１００は、図１４に示すターゲットが用いられる。図１４（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図である。このターゲット９２は、図１０の符号２３及び符号３３で示した低速成膜用のスパッタ源に適用されるものであり、図１４に示した通り、ターゲット上表面面が中央位置（ドラム１７の回転軸方向に沿う稜線９２Ｃ）をピークとして左右両方向に傾斜した、いわゆる屋根形（逆Ｖ字形）の形状を有している。水平面に対する傾斜角度θは、基板ホルダー１４で構成される正多角形の角数、直径、基板の大きさ、基板−ターゲット間の距離（設計上の平均距離）などに依存して、膜厚分布の均一化を実現し得るように最適な角度に設計される。
従来のターゲットは、板厚が一定の平板形であり、基板とターゲットが対向した位置関係になった時に、基板面とターゲット面が平行状態となっていた（図１３（ａ）参照）。これに対し、図１４に示したターゲット９２は、基板とターゲットが対向した位置関係になった時に、ターゲット面が基板面に対してわずかに角度を持っている（傾斜角度θ）状態となる。
上記の如く構成されたターゲット９２を用いると、図１５（ａ）、（ｂ）に示したように、スパッタ原子はターゲット傾斜面９２Ａ、９２Ｂから放出されるため、その飛散分布（スパッタ原子の密度）はターゲット傾斜面９２Ａ、９２Ｂの法線方向に広がる（つまり、Ｖ字形の放出となる）。また、原子放出面となるターゲット傾斜面９２Ａ、９２Ｂと基板１８の各位置までの距離とその方向（ベクトル〈ｒ〉）、並びにベクトル〈ｒ〉と基板面との成す角度φの関係等の諸条件がバランスよく均整化されることにより、図１５（ｃ）に示したように、基板１８の進行方向（図において横方向）についての膜厚の均一化を実現できる。
図１６は、本発明による傾斜形のターゲット９２を用いた成膜による膜厚分布と、従来の平板形のターゲット（通常ターゲット）を用いた成膜による膜厚分布とを比較したグラフである。同図に示したグラフは、下記の実施条件の下で得られた実験結果である。すなわち、図１０に示したスパッタ装置１００において、直径１ｍの正十二角形を構成する各基板ホルダーを用い、基板−ターゲット間距離６０ｍｍ、基板サイズ３５ｃｍ角とし、符号２３（または３３）で示した低速成膜用のスパッタ源に「通常ターゲット」を装着して成膜を行った結果と、傾斜形のターゲット９２（傾斜角度θ＝５°）を装着して成膜を行った結果である。なお、基板ホルダー面１面おきに基板ホルダー拡張治具を取付けて３５ｃｍ角の基板が取付けられるようにした。
図１６から明らかなように、通常ターゲットでは基板の中心に比べて周辺部分の膜厚が大きくなるが、本発明による傾斜形のターゲット９２の場合には、膜厚の進行方向分布が均一化される。
上記した低速成膜用のスパッタ源と同様に、図１０中符号２７、３７で示した高速成膜用のスパッタ源については、図１７に示す傾斜形のターゲット９４、９５が適用される。図１７（ａ）の断面図及び同図（ｂ）の平面図に示したターゲット９４は、図１０の符号６３、５４に示したターゲットとして用いられる。また、図１７（ｃ）及び（ｄ）に示したターゲット９５は、図１０の符号６４、５３に示したターゲットとして用いられる。高速成膜用のスパッタ源（ＡＣのマグネトロン）において、隣接して配置される二つのターゲットのターゲット面を同方向に傾斜させても膜厚の均一化を達成することはできないため、これら二つのターゲットは互いに線対称（または略線対称）の関係で配置される。
図１７に示した各ターゲット９４、９５の傾斜角度θは、スパッタ装置の具体的条件に依存して最適な角度に設計される。図１でも説明した通り、高速成膜用に用いられるＡＣのマグネトロンは、二つの隣接するマグネトロン部に装着されたターゲットのアノード／カソード関係が交互に切り替えられ、全体として一つのスパッタ源として作用し得るものであるため、図１７に示したように、左右のターゲット９４、９５がそれぞれ単一の傾斜面（片側のみが傾斜する、いわゆる楔形）を有することで、これら二つのターゲット９４、９５を組み合わせて使用する場合に、図１４で説明したターゲット９２と同等の屋根形のターゲット面が構成される。図１７に示したターゲット９４、９５の作用については、図１５と同様である。
図１８は、図１７に示した傾斜形ターゲット９４、９５を用いたＡＣのマグネトロンによる膜厚分布と、従来の平板形ターゲット（通常ターゲット）を用いたＡＣのマグネトロンによる膜厚分布とを比較したグラフである。図１８に示したグラフは、下記の実施条件の下で得られた実験結果である。すなわち、図１０に示したスパッタ装置１００において、直径１ｍの正十二角形を構成する各基板ホルダーを用い、基板−ターゲット間距離６０ｍｍ、基板サイズ３５ｃｍ角とし、符号２７（または３７）で示した高速成膜用のスパッタ源に「通常ターゲット」を装着して成膜を行った結果と、傾斜形ターゲット９４、９５（両者とも傾斜角度θ＝５°）を装着して成膜を行った結果である。なお、基板ホルダー面１面おきに基板ホルダー拡張治具を取付けて３５ｃｍ角の基板が取付けられるようにした。
図１８から明らかなように、通常ターゲットでは基板の中心に比べて周辺部分の膜厚が大きくなるが、本発明による傾斜形ターゲットの場合には、膜厚の進行方向分布が均一化される。
図１７に示したターゲット９４、９５に代えて、図１９に示すターゲット９６、９７を用いる態様も可能である。すなわち、図１９（ａ）、（ｂ）に示したターゲット９６は図１７のターゲット９４と置換され、図１９（ｃ）、（ｄ）に示したターゲット９７は、図１７のターゲット９５と置換される。図１９に示すものは、ＡＣのマグネトロンに適用する左右のターゲット９６、９７の上表面をそれぞれ屋根形（「Λ」形）に構成する態様である。この場合、内側の傾斜面９６Ａ、９７Ａの傾斜角（θ１）と、外側の傾斜面９６Ｂ、９７Ｂの傾斜角（θ２）は、スパッタ装置１００の構成条件等に依存して適切な値に設計される。これにより、膜厚の進行方向分布が均一化される。
次に、膜厚のモニタリング方法に関する他の実施形態を説明する。
目標とする光学膜厚ｎｄ（ただし、ｎは膜の屈折率、ｄは物理膜厚）に対して、次式（１）
2002063064.tif 000003
ただし、ｍは正の整数、λは光の波長とする。
を満たすような波長λの光を測定光として用い、この測定光を成膜中の基板に垂直入射させて（入射角度＝０°）、その透過率（または反射率）を測定すると、成膜された膜の光学膜厚が測定波長λの１／４の整数倍となるとき（すなわち、上記式（１）を満たすとき）に、透過率（または反射率）が極値をとる。
図２０は、ガラス基板上にＴｉＯ２（ｎ＝２．４）の膜を形成した時の測定波長５５０ｎｍに対する透過率の変化を示したグラフである。同図において、横軸は成膜された膜厚（幾何学膜厚ｄ）を示し、縦軸が透過率を示す。同図に示したように、光学膜厚ｎｄがλ／４の整数倍のときに透過率が極値を示している。
かかる現象を利用して、目標とする膜厚に対して上記式（１）を満たす測定波長λの光を用いて、膜厚のモニタリング及び成膜制御を行うことができる。
しかし、図１や図１０で示したようなカルーセル型スパッタ装置の場合、基板ホルダー１４が回転しているために、測定光の入射角度と測定位置（モニタ位置）は常に変化している。測定光の入射角度が変化したとき、透過率の値が大きく変化してしまうと、精度のよい測定及び成膜制御が困難になる。実際、１０層以上の膜構成の場合、測定光の入射角度が変化することで透過率の極値の位置や透過率が変化してしまうため、従来の方法では膜厚測定及び成膜制御を行うことが困難である。
上記のような問題を解決するための手法について、以下、具体的な例を用いて説明する。
図２１は、ガラス／（ＴｉＯ２９２．９ｎｍ／ＳｉＯ２５７．３ｎｍ）７／ＴｉＯ２１８５．８ｎｍ／（ＳｉＯ２５７．３ｎｍ／ＴｉＯ２９２．９ｎｍ）７の膜構成からなる２９層１キャビティーのバンドパスフィルター（中心波長５５０ｎｍ）を成膜したときの波長５５０ｎｍの測定光による透過率の変化を示すグラフである。
成膜過程での各段階における膜の光学的な性質に着目して、図２１に示したように区間Ａ〜Ｄの４区間に区分けすることができる。
区間Ａ（第１層〜第１２層）は、透過率が膜厚に大きく依存し、測定光の入射角度には殆ど依存しない区間である。実際、０°入射の透過率と１０°入射の透過率の値はほぼ一致している。区間Ｂ（第１３層〜第１８層）は、透過率が膜厚にも入射角度にも殆ど依存せず、また、透過率の変化が少ない区間である。区間Ｃ（第１９層〜第２９層）は、透過率が膜厚にも入射角度にも依存する区間である。０°入射の透過率と、１０°入射の透過率とでは大きく異なり、１０°入射の透過率は小さい値（１０％未満）となっている。また、区間Ｄ（第２９層）は、光学特性を調整するための区間である。
各区間ごとに、それぞれ適したモニタリング及び成膜制御を行い、モニタリングの精度と、膜の光学的性質の制御性を向上することができる。以下に、各区間での制御方法を示す。
＜区間Ａでの膜厚制御＞
図２２は、１層目、２層目、３層目、及び９層目の成膜中に得た透過率のデータの角度依存性を示すグラフである。第１層から第１２層までの区間（区間Ａ）では、図２２に示すように、入射角度が変化しても透過率は殆ど変化しない。したがって、基板が回転する中で連続的に取得される透過率のデータを入射角度±５°〜±１５°程度の範囲内の平均値をとることで、垂直入射時の透過率とほぼ同等の値を得ることができる。得られた垂直入射時の透過率から、透過率が極値となる時間を算出し、実際に透過率の値が極値となる値になった時点で成膜を停止する方法により膜厚を制御することができる。なお、測定対象となる基板１８は回転しているために、０°入射時には基板１８の中心を測定しているが、入射角度が大きくなるほど、基板の中心からずれた位置をモニタすることになる。しかしながら、図１４乃至図１９で説明した傾斜形のターゲットを利用したことで、基板の進行方向に対する膜厚分布は均一化されていることと相まって、モニタ位置が変動しても膜厚を正しく測定することができる。
＜区間Ｂでの成膜方法＞
第１３層から第１８層までの区間では、透過率の値が小さく、膜厚の増加に対する透過率の変化が小さいため精度のよい膜厚制御が困難である。したがって、この区間Ｂでは、透過率は参考データとしてのみデータを収集し、主として、第１層から第１２層までの成膜工程における透過率の変化量と成膜時間の関係から現状の成膜レートを算出して、所望の膜厚が得られる時間になったときに成膜を停止する方法により、膜厚を成膜時間で制御する。
＜区間Ｃでの成膜方法＞
図２３は、２８層目以降の透過率の角度依存性を示すグラフである。第１９層から第２９層までの区間（区間Ｃ）では、図２３に示すように、透過率の値が角度に依存して変化するため、区間Ａのような制御方法が困難となる。しかし、図２３に示すように、入射角度０°のときの透過率を示す点は、測定によって取得される透過率曲線が線対象の対象軸と交わる点となるため、入射角度０°のタイミングを示す厳密なトリガがなくても、測定によって得られた透過率のデータを演算処理することにより、垂直入射時（入射角度０°）の透過率を求めることができる。また、測定により得られる透過率曲線のピーク位置や、角度に対する変化率または面積（つまり曲線の形状）から極値をとる膜厚を判定することができる。更に、角度を変化させて得られた透過率曲線を近似変換することにより、図２４に示すように、測定波長λの長波長側の分光透過率を得ることができる。
図２４は、入射角度０°±１０°の範囲で取得される透過率曲線のデータを近似変換して得られる分光透過率のグラフである。±１０°の範囲のデータを利用することにより、測定波長λ（＝５５０ｎｍ）の長波長側、すなわち、５５０ｎｍ≦λ≦５５２．３５ｎｍの分光透過率を予測できる。この予測値は、図２４に示した通り、実際の分光透過率（実験によって確認される分光透過率）と極めて高い精度で一致している。
＜区間Ｄでの成膜方法＞
１層目から順次成膜してきた過程の中で、実際の膜厚が目標膜厚に対して誤差を生じたために、所望の光学特性が得られていないことがある。このような場合、成膜過程の中で光学特性の修正を行う層が設けられる。本例では、この修正用の層を第２９層（最終層）とし、これを区間Ｄとした。
この区間Ｄでは、式（１）を満たすような測定波長（λ＝５５０ｎｍ）から僅かに短波長側にずらした波長の測定光を利用して透過率の測定を行う。本例では波長λ＝５４９ｎｍの測定光によって測定を行い、図２５に示すような信号を得た。こうして得られた測定データを用いて、前述の区間Ｃと同様に、近似変換を行うことにより、図２６に示すように、測定波長λ＝５４９ｎｍの長波長側、すなわち５４９ｎｍ≦λ≦５５１．３５ｎｍの分光透過率を求めることができる。
このようにして求めた分光透過率は、実際の分光透過率と極めて高い精度で一致している。成膜工程中に、図２６に示したような分光透過率のプロファイルを得ることにより、バンドパスフィルターの光学仕様となる「中心波長」、「特定波長での透過率」、及び「バンド幅」を全て観測することができる。これにより、目標とする仕様を満たすように確認しながら膜厚（すなわち、光学特性）を補正することが可能となり、製品の歩留り（良品率）を向上させることができる。上述の例では、測定波長λ＝５５０ｎｍから僅かに短波長側にずらした測定光としてλ＝５４９ｎｍの光を用いたが、測定に使用する光の波長は、測定しようとする膜の種類、段数（階層数）に応じて切り替えられる。
上記実施の形態では、透過率を算出する例を述べたが、本発明の実施に際しては、透過率に代えて、またはこれと併せて、反射率を算出してもよい。
図１０に示したスパッタ装置１００は、装置内の全てのマグネトロン部に傾斜形ターゲットを装着したが、本発明の実施に際しては、一つの装置内に通常ターゲットと傾斜形ターゲットとが混在する態様も可能である。
〔膜厚のモニタリング精度を向上させる技術〕
次に、膜厚の測定精度を高める方法について説明する。
成膜中に透過率または反射率の光学特性を測定する場合、投光部以外からの光（主としてマグネトロン部周辺の成膜空間で発生するプラズマ光）を受光部が検出してしまい、精度の高い分光測定が困難であるという課題がある。この課題に対し、チョッピング周波数に同期するロックインアップを用いてノイズを少なくすることが可能である。
しかしながら、スパッタリング成膜におけるプラズマ発光強度は時間的に不安定であることから、そのノイズを完全に除去することは難しい。特に、測定光の強度が比較的弱くなる条件での測定においては、プラズマの迷光に起因するノイズが問題となる。
かかる課題を解決するために、本発明の実施形態では、成膜空間に対して測定部（受光部及び投光部）を基板ホルダーの回転の周方向にずらして配置し、プラズマ光の影響を小さくしている。図３０に示した例では、マグネトロン（２３、２７、３３、３７）が配置されている位置から周方向に最も離れた位置に測定部が配置されている。なお、図３０において、図１と共通する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図３０に示したように、成膜空間からモニタリングの位置を離すことで、Ｓ／Ｎ比を向上し、精度の良いモニタリングを行うことができる。
成膜空間とモニタリングの位置との離間量（距離）は、実際の装置構成によって様々に設計可能であるが、受光部に最も近いマグネトロンの中心線とチャンバー外壁との交点を基準点として、外壁面上の周長に沿って水平方向に１５０ｍｍ以上、より好ましくは９００ｍｍ以上離れた位置とすることが好ましい。
更に、受光ヘッド４６と投光ヘッド４４の間、つまりチャンバー壁面に形成された測定用の窓と基板ホルダー１４の間にチャンバー１２と基板ホルダー１４の間隔と略等しい長さの遮光筒１２０を配設して、測定光の光路を覆うことが好ましい。そして、この遮光筒１２０をチャンバー１２と電気的に絶縁してフローティング状態にすることにより、成膜空間からのプラズマ迷光を大幅に遮断できる。
図３１は、図３０の３１−３１線に沿う断面図である。図３１同図に示したように、受光ヘッド４６は、ステージ１２２を介してチャンバー１２の外壁に取り付けられている。遮光筒１２０は測定光の光路を覆うようにチャンバー１２の内壁に取り付けられている。なお、符号１２４は光ファイバー４２を支持する支持管である。
図３２は遮光筒１２０の平面図、図３３はその側面図である。遮光筒１２０の本体はＳＵＳ３０４などの金属材料で形成されており、該遮光筒１２０は絶縁板１２６を介してチャンバー１２に取り付けられる。取り付けには絶縁ブッシュ１２８が用いられ、図示せぬボルトにより固定される。なお、絶縁板１２６や絶縁ブッシュ１２８の材料としては、例えば、フッ素樹脂であるテフロン（ポリテトラフルオロエチレンの商標名）が好ましい。勿論、遮光筒１２０の本体をテフロンその他の絶縁材料で形成する態様も可能である。
遮光筒１２０の先端部には遮光蓋１３０が設けられている。遮光蓋１３０は黒色に着色されたテフロンによって形成されており、遮光蓋１３０の中央には投射光のスポット直径と略同じ大きさの穴１３１が形成されている。なお、遮光筒１２０本体がフローティング状態になっている場合、遮光蓋１３０の材料として、ＳＵＳ３０４のような導体を使用することも可能であるが、本例では、基板１８と遮光蓋１３０との間の多重反射による迷光の影響を抑制するために、多重反射防止の観点から黒テフロンを使用している。
上記手法により、プラズマ光に起因するノイズを大幅に低減でき、チョッピング周波数が２７０Ｈｚ程度の比較的低い場合でも精度の良い測定が可能となる。実験によれば、フローティングポテンシャルの遮光筒１２０を設けることにより、Ｓ／Ｎ比は２００倍向上した。図３０乃至図３３で説明した手法は、図１乃至図２６で説明した各実施形態に適用される。
〔ＡＣマグネトロンのみを使用する実施形態〕
上述した実施の形態では、ＡＣ方式のマグネトロンと通常タイプのマグネトロンが併設されたカルーセル型スパッタ装置で成膜を行い、なおかつ連続的に膜の光学特性（透過率または反射率）の測定を行うことで目標膜厚と成膜中の膜厚との差が大きい場合には高速側マグネトロン（ＡＣマグネトロン）と低速側マグネトロン（通常のマグネトロン）を同時に放電して成膜を行い、目標膜厚との差が小さくなったら低速側マグネトロンのみで成膜を行うことで精密な膜厚制御を行い、所望の光学特性を持つ積層膜を得ることができる例を述べた。このような態様は、通信用バンドパスフィルターのような膜厚誤差０．０１％以下という高精度の膜厚精度を必要とする膜構成に必要となる装置構成である。
これに対し、図３４に示したように、ディスプレイ、プロジェクター、照明器具、各種カメラレンズ用の部品等の用途に使用される低反射膜、エッジフィルター（赤外線反射フィルター、紫外線反射フィルター、赤外紫外線反射フィルター、可視光反射フィルター等）、偏光フィルターなどの膜厚誤差が１〜５％程度しか要求されない膜構成の場合には、低速成膜用マグネトロンなしの装置構成で要求を満たすことができる。
膜厚誤差が１％程度のオーダーしか要求されない仕様の積層膜を成膜する手段として、低速成膜用マグネトロンを使用せずに高速成膜用マグネトロンのみで成膜を行う方法及び装置の形態について以下に説明する。
図３５にＡＣ方式のマグネトロンのみを用いた成膜装置の概略図を示す。同図中図１の例と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。この成膜装置１４０は、高さ１．５ｍ、直径１．５ｍの円筒状チャンバー１２内に直径１ｍの正十二角形を構成する各基板ホルダー１４が中心軸１６を回転中心として回転可能に支持されており、チャンバー壁の内側には長さ１ｍの矩形型ターゲット二つ一組としたＡＣのマグネトロン２７、３７が配置された構成を有し、基板１８を載せた基板ホルダー１４を３０ｒｐｍの速度で回転させ、ＡＣのマグネトロン２７、３７の前を基板１８が通過することによって成膜を行うカルーセル型スパッタ装置である。本例の成膜装置１４０は、低折率膜形成用と、高屈折率膜形成用にそれぞれＡＣのマグネトロン２７、３７が設置されている。
本成膜装置１４０は、ハロゲンランプ４０からの光をモノクロメータ４１、チョッパ８４及び光ファイバー４２を通して投光ヘッド４４に導き、回転中の基板１８に対して投光ヘッド４４から測定用の光を照射する。基板１８を透過した光は、基板ホルダー１４と測定用窓の間の遮光筒１２０を通って受光ヘッド４６の積分球とフォトダイオードで受光される。こうして、成膜を行いながら基板１８と成膜された膜の透過率を測定する。
その測定結果をパソコン５０で演算して、所望の膜厚になるようにマグネトロン制御盤１４２にフィードバックしている。なお、マグネトロン制御盤１４２は、ＡＣのマグネトロン２７、３７に供給する電源等を制御する制御部である。既述の通り、ＡＣマグネトロンは、マグネトロンカソードを二つ並べて配列し、片方のマグネトロンがカソードのときは、もう一方のマグネトロンがアノードとなり、数十ｋＨｚの高周波数でカソードとアノードが入れ替わるマグネトロンであり、反応性スパッタリングの遷移領域に成膜条件を保つように成膜パラメータ制御を行うことで、安定かつ高速に酸化物或いは窒化物等を成膜することができる。
勿論、ターゲットの形態として、図１７や図１９で説明した傾斜形のターゲットを用いることも可能である。
以下、図３５に示した成膜装置を使用した成膜の手順を説明する。
まず、高屈折率膜形成用のＡＣマグネトロン３７にＴａターゲット１５１、１５２を取り付けるとともに、低屈折率膜形成用のＡＣマグネトロン２７にＳｉターゲット１６１、１６２を取り付け、厚さ１．１ｍｍ、１０ｃｍ角のガラス基板１８を基板ホルダー１４に取り付ける。そして、図示せぬロータリーポンプを用いて真空チャンバー１２を５Ｐａまで粗引きした後、ターボ分子ポンプで２×１０−４Ｐａまで排気する。
排気後、高屈折率膜形成側のガス導入口より、アルゴンガス３７０ｓｃｃｍ及び酸素ガス１８０ｓｃｃｍを導入し、放電を開始した。高屈折率膜形成用のＡＣのマグネトン３７について、遷移領域またはその付近に成膜の状態を保つように電力またはガス流量などを制御し、基板ホルダー１４の１回転につき約０．４ｎｍの成膜速度で成膜を行う。この際、成膜を行いながら、１回転ごとに変化する透過率の測定を行う。
チャンバー１２に形成された測定用の窓と基板ホルダー１４の間には遮光筒１２０が配置される。図３２及び図３３で説明したように、遮光筒１２０は、投光ヘッド４４から照射される光のビーム径とほぼ同じ大きさの穴１３１を有し、基板ホルダー１４と前記窓との距離とほぼ同じ長さに形成されている。遮光筒１２０は電気的にフローテングポテンシャルとなっており、受光部付近まで広がるプラズマの影響を抑制することができる。この手法により、チョッピングの周波数が比較的低い場合でも精度のよい測定が可能となり、精度が良く、測定速度の速い膜厚モニタリングが可能となる。
こうして得られた透過率のデータから、所望の膜厚に対する現在の成膜膜厚を演算し、その結果をマグネトロン制御盤１４２にフィードバックを行う。目標膜厚に到達したらＡＣのマグネトロン３７への電力供給をストップするか、或いは、目標膜厚に近づいた段階でシャッタを低速で閉める（シャッターが閉まるまでに基板ホルダーが数回〜数十回回転する程度の速度で閉める）ことにより、回転方向の均一性と同時に膜厚が設計値となるようにコントロールする。
また、上記のフィードバック制御において、目標膜厚と現在の膜厚の差を考慮して、成膜パラメータを変化させる事で段階的に成膜速度を制御し、膜厚の精度を向上させ、成膜時間を短縮させることも可能である。
次に、低屈折率膜であるＳｉＯ２の成膜を行うために、アルゴンガス２５０ｓｃｃｍ、及び酸素ガス１４０ｓｃｃｍを導入し、放電を開始した。ＡＣのマグネトロン２７については、遷移領域またはその付近に成膜の状態を保つように電圧を制御し、基板ホルダー１４の１回転につき約０．４ｎｍの成膜速度で成膜を行った。この際、高屈折率膜形成時と同様の手法を用いて、１回転ごとに透過率を測定し、所望の膜厚が得られるようにＡＣのマグネトロン２７を制御する。
こうして高屈折率膜の形成と、低屈折率膜の形成を交互に繰り返し、可視光反射フィルターを作成した。
また、上記と同様の同様の手法によって直径１０ｃｍのシリコンウェーハの基板上に、基板／Ｔａ２Ｏ５（２００ｎｍ）／ＳｉＯ２（２００ｎｍ）／Ｔａ２Ｏ５（２００ｎｍ）／ＳｉＯ２（２００ｎｍ）／Ｔａ２Ｏ５（２００ｎｍ）／ＳｉＯ２（２００ｎｍ）／Ｔａ２Ｏ５（２００ｎｍ）／ＳｉＯ２（２００ｎｍ）／Ｔａ２Ｏ５（２００ｎｍ）／ＳｉＯ２（２００ｎｍ）の１０層の積層膜を成膜した。
この成膜前後にシリコンウェーハの表面をＴｅｎｃｏｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＦＬＸ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭＳ  ＳＴＲＥＳＳ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭであるＦｌｅＸｕｓ  Ｆ２３２０を使用して曲率半径を測定し、その測定値の差から積層膜の応力は圧縮応力で１１７ＭＰａであると求められた。
図３６に、膜特性の評価結果を示す。なお、同図表においては、比較のために、ＤＣ方式のマグネトロンのみを使用して成膜した２６層３．０μｍの積層膜の評価結果と、蒸着品である３４層４μｍの積層膜の評価結果も併記する。各項目の測定方法は、下記の通りである。
・膜応力は、Ｔｅｎｃｏｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＦＬＸ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭＳ  ＳＴＲＥＳＳ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭであるＦｌｅＸｕｓ  Ｆ２３２０を使用して、成膜前及び成膜後の直径１０ｃｍのシリコン基板の反り（曲率半径）を測定することにより求めた。
・屈折率及び消衰係数は、Ｊ．Ａ，Ｗｏｏｌｌａｍ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．の分光エリプソメーターＷＶＡＳＥ３２を使用して求めた。
・ヘーズ値は、有限会社東京電色のヘーズメーターＴＣ−ＨＩＩＩを使用して求めた。
・平滑性は、セイコーインスツルメンツ株式会社の多機能ユニットＳＰＡ−４００を使用して求めた。
・波長シフトの求め方は、次の通りである。▲１▼日本分光株式会社の自動光学素子測定装置ＡＲＴ−２５ＧＴを使用してサンプルの分光透過率を測定する。▲２▼サンプルをタバイエスペック株式会社の小型環境試験機ＳＨ−２２０に入れ、６０℃、９０％ＲＨの設定で１２０時間保持する。▲３▼サンプルを小型環境試験機ＳＨ−２２０から取り出し、自動光学素子測定装置ＡＲＴ−２５ＧＴを使用して分光透過率を測定する。▲４▼上記した▲１▼と▲３▼の測定結果のずれを波長シフトとする。
図３７には参考として、光学多層膜に要求される膜特性の目標値の一覧を示す。
図３５乃至図３６に示したように、ＡＣマグネトロンのみを使用して成膜を行うと、膜応力、屈折率、消衰係数、ヘーズ値、平滑性、耐久性（波長シフト）の点で優れた結果が得られる。また、約４μｍ以下の膜厚において、ＤＣスパッタ及び蒸着法では膜厚が増えるにつれて表面粗さ（Ｒａ）が大きくなるが、ＡＣスパッタ法では膜厚によらず表面粗さは約０．５ｎｍ程度の小さい値を示すという結果が得られた。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、カルーセル型スパッタ装置において、成膜中に膜厚をモニタリングし、その情報を利用して成膜量に影響するパラメータを制御するようにしたので、膜厚を正確にコントロールすることができ、所望の膜厚の膜を生産性よく形成することができる。
本発明の他の態様によれば、ＡＣ型マグネトロンスパッタ源と、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源とを併用し、設計膜厚（目標膜厚）手前の一定量までは、ＡＣ型マグネトロンスパッタ源を使用した高速成膜を実施し、一定量の成膜を得た後に、ＡＣ型マグネトロンスパッタ源による成膜を中止し、単一のマグネトロン部にターゲットが取り付けられたマグネトロンスパッタ源のみを使用するようにしたので、膜厚を高精度で制御でき、生産性よく成膜することができる。
更に、膜厚の測定手法として、測定光の入射角度と透過率または反射率の関係を示すプロファイルを利用することにより、成膜の終点などを確実に決定することができる。
本発明の更に他の態様によれば、透過率または反射率の入射角度依存性から近似変換を行い、分光透過率または分光反射率のプロファイルをリアルタイムで把握することができ、これを膜厚コントロールにフィードバックすることにより、最終製品のプロファイルを所望のもの（所望の光学仕様のもの）に仕上げることができる。これにより、製品の良品率を飛躍的に向上させることができる。
また、本発明の更に他の態様によれば、カルーセル型スパッタ装置において、従来の平板形のターゲットに代えて、またはこれと併用して、傾斜形のターゲットを用いたことにより、基板の進行方向についての膜厚の均一化を容易に実現できる。特開平３−２５３５６８号に開示されているように、二つのカソードと、該カソードに電力を印加するための二つの電源を用いたスパッタリング方法（装置）で膜厚の均一化を図る場合は、二つのカソードでの成膜速度を等しくする必要があるが、実際上、成膜速度に影響する要因の差をカソード間で小さくすることは困難である。本発明の方法及び装置によれば、膜厚の均一化を図るカソード−電源システムは一つの電源のみを有する構成が可能となるために、前述した要因への影響は小さく、より簡単に膜厚の均一化を図れるとともに、従来と比較して装置の構成もコンパクトで安価にできるという利点がある。
要求される膜厚精度によっては、ＤＣ型のマグネトロンを使用せずに、ＡＣ型マグネトロンのみを使用して成膜を行うことも可能である。ＡＣ型マグネトロンのみを使用して成膜を行うことにより、優れた特性を有する多層膜が得られる。
また、本発明において膜厚測定の精度を高める手段として、測定部の位置を成膜空間から離すことにより、測定におけるプラズマ光の影響を低減できる。更に、測定光が通過する光路の周囲を遮光筒によって包囲し、該遮光筒をチャンバーと絶縁して電気的にフローティングにすることで成膜空間からのプラズマ迷光を大幅に遮断できる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置の構成を示す平面模式図である。
図２は図１に示した装置で使用される基板ホルダーの斜視図である。
図３は本実施例における膜厚モニタの信号例を示すグラフである。
図４は本実施例により作成したバンドパスフィルターの分光特性を示すグラフである。
図５は本発明の他の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置の模式図である。
図６は図５に示したスパッタ装置に防着板を付加した例を示す模式図である。
図７は種々のカソード配置の例を示す図である。
図８は本発明で主に使用されるターゲット材と膜材料を例示した図表である。
図９は本発明で使用される基板の例を示した図表である。
図１０は本発明の他の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置の構成図である。
図１１はハロゲンランプを利用する膜厚モニタリングシステムの詳細な構成を示すブロック図である。
図１２は可変波長レーザーを利用する膜厚モニタリングシステムの詳細な構成を示すブロック図である。
図１３は従来のカルーセル型スパッタ装置における膜厚分布の不均一性を説明した模式図である。
図１４は（ａ）は本発明の実施形態に係るターゲットの断面図、（ｂ）はその平面図である。
図１５は傾斜形のターゲットの作用を説明した模式図である。
図１６は図１４に示した傾斜形のターゲットを用いた成膜による膜厚分布と、従来の平板形のターゲット（通常ターゲット）を用いた成膜による膜厚分布とを比較したグラフである。
図１７は高速成膜用のスパッタ源に適用される傾斜形のターゲットの構成図である。
図１８は図１７に示した傾斜形のターゲットを用いた成膜による膜厚分布と、従来の平板形のターゲット（通常ターゲット）を用いた成膜による膜厚分布とを比較したグラフである。
図１９は高速成膜用のスパッタ源に適用される傾斜形のターゲットの他の構成例を示す図である。
図２０はガラス基板上にＴｉＯ２を成膜した時の波長５５０ｎｍの光透過率の変化を示すグラフである。
図２１はガラス／（ＴｉＯ２９２．９ｎｍ／ＳｉＯ２５７．３ｎｍ）７／ＴｉＯ２１８５．８ｎｍ／（ＳｉＯ２５７．３ｎｍ／ＴｉＯ２９２．９ｎｍ）７の膜構成からなる２９層１キャビティーのバンドパスフィルター（中心波長５５０ｎｍ）を成膜したときの波長５５０ｎｍの測定光による透過率の変化を示すグラフである。
図２２は図２１中の区間Ａにおける成膜中に得た透過率のデータの角度依存性を示すグラフである。
図２３は図２１中の第２８層目以降の成膜中に測定される透過率の角度依存性を示すグラフである。
図２４は測定波長５５０ｎｍを用いて入射角度０°±１０°の範囲で取得される透過率曲線のデータを近似変換して得られる分光透過率のグラフである。
図２５は測定波長５４９ｎｍを用いて入射角度０°±１０°の範囲で取得される透過率曲線のデータを示すグラフである。
図２６は図２５に示したデータを近似変換して得られる分光透過率のグラフである。
図２７は従来の光学多層膜成膜用のスパッタ装置の構成を示す概略図である。
図２８は基板ホルダーの平面図である。
図２９は基板ホルダーの他の形態を示す平面図である。
図３０は本発明の実施形態に係る光学多層膜成膜用のスパッタ装置の構成を示す平面模式図である。
図３１は図３０の３１−３１線に沿う断面図である。
図３２は遮光筒の平面図である。
図３３は遮光筒の側面図である。
図３４は膜構成の概要と成膜方式を示す図表である。
図３５はＡＣ方式のマグネトロンのみを用いた成膜装置の概略図である。
図３６は膜特性の評価結果を示す図表である。
図３７は光学多層膜に要求される膜特性の目標値の一覧を示す図表である。
符号の説明
１０…スパッタ装置、１２…チャンバー、１４…基板ホルダー、１４Ａ…測定用穴、１６…中心軸（回転軸）、１７…ドラム、１８…基板、１８Ａ，１８Ｂ…モニタ対象基板、２０…マグネトロンスパッタ源（低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源）、２１…マグネトロン部、２２…電源、２３…通常のマグネトロン、２３Ａ…中心線、２４，２５…マグネトロン部、２６…交流電源、２７…ＡＣのマグネトロン、２７Ａ…中心線、３０…マグネトロンスパッタ源（高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源）、３１…マグネトロン部、３２…電源、３３…通常のマグネトロン、３３Ａ…中心線、３４，３５…マグネトロン部、３６…交流電源、３７…ＡＣのマグネトロン、３７Ａ…中心線、４０…ハロゲンランプ、４１…モノクロメータ、４２…光ファイバー、４４…投光ヘッド（膜厚測定手段）、４６…受光ヘッド（膜厚測定手段）、４８…受光処理部、４９…コントロールアンプ、５０…パソコン（制御手段、演算手段）、５１…ＣＰＵ（制御手段、演算手段）、５２，５３，５４…Ｔｉターゲット、６２，６３，６４…Ｓｉターゲット、７０…スパッタ装置、７２，７４，７６，７８…シャッター、８０…防着板、８２…反射型モニタのヘッド、８４…チョッパ、８５…フォトマルメータ、８６…ランプ電源、８７…光分割手段、８８…フォトダイオード、９０…可変波長レーザー、９２…ターゲット、９２Ａ，９２Ｂ…ターゲット傾斜面、９２Ｃ…稜線、９４，９５，９６，９７…ターゲット、９６Ａ，９６Ｂ，９７Ａ，９７Ｂ…傾斜面、１００…スパッタ装置、１２０…遮光筒、１２２…ステージ、１２４…支持管、１２６…絶縁板、１２８…絶縁ブッシュ、１３０…遮光蓋、１３１…穴、１４０…成膜装置、１４２…マグネトロン制御盤、１５１，１５２…Ｔａターゲット、１６１，１６２…Ｓｉターゲット、２００…チャンバー、２０２…基板ホルダー、２０４…基板、２０６…低屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源、２０８…高屈折率膜形成用のマグネトロンスパッタ源、２１０，２１２…ターゲット、２１４…中心軸、２１６，２１８…スパッタ電源
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2002063064.tif 000033
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
2002063064.tif 000036
【図３４】
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【図３５】
2002063064.tif 000038
【図３６】
2002063064.tif 000039
【図３７】
2002063064.tif 000040
【国際調査報告】
2002063064.tif 000041
2002063064.tif 000042
2002063064.tif 000043
2002063064.tif 000044