反射位相制御光学素子のための反射位相制御光学素子のための光学薄膜生成のための光学薄膜生成の光学薄膜生成の研究
米田研究室

引地学

着器（BMC-800T、(株)シンクロン）固有の屈折率分散曲線

１．はじめにを見積もらなければならない。そこで、電子ビーム蒸着器

回折格子やプリズムといった固定分散のものと違い、理の制御因子である酸素導入量（TiO2 は成膜中に酸素が枯渇論上、任意のバンド幅・分散を補償できるチャープミラーしてしまうため、適切な酸素雰囲気中で成膜を行わなけれは、超短パルスレーザーの分散補償を行う光学素子としてばならない）、およびフィラメント電流値（成膜レートを調最も有効である。サブ10fsの超短パルス光発振器には、現整する）を変えたいくつかの成膜シリーズを作成し、分光在必須の光学部品となっている[1][2][1][2]。特に最近では、１オ[1][2]

光度計（Spectrophoto meter Model 200-10、(株)HITACHI）

クターブ以上のバンド幅に対して分散補償が可能なチャーを用いた透過率分光測定を行うことによって、最も低損失プミラーの設計まで行われている[3][4][3][4]。このようなミラー[3][4]となった時の TiO2、および SiO2 薄膜に対して図２．１のよは、これまでの分光反射率のみを評価関数としてきた光学うな屈折率分散曲線を得た。なお、この時の成膜条件は、から、反射位相まで評価関数に取り入れたものが実応用段

フィラメント電流値 250mA（成膜レート約 3×10-8l/min）、階に入ってきたことを意味する。

酸素流量 116sccm である。図中左側のグラフは、TiO2 の屈一方、光学薄膜作成時にはこのように“分光反射率”か折率分散を表わしており、赤が測定したデータ点、緑がそら“分光位相”まで含めた素子に変わっているにも関わらのデータ点の近似曲線、青が本研究で使用する光学薄膜設ず、通常、膜厚計測のみが測定され、光学薄膜設計により計ソフト（Essential Macleod、Thin Film Center Inc.）のデー導出した光学膜厚に近づけるように制御され作成されていタベースの屈折率分散である。データベースと測定データる。このようなモニタ法では位相情報を取り扱っていないとの屈折率差は、電子ビーム蒸着による膜の充填密度の低ため、数十層に及ぶ多層膜の場合、各層でのわずかな位相さによるものであると推測される。また、図中右側のグラ誤差も加算されてしまい、全体として大きな誤差を生じる

フは、SiO2 の屈折率分散を表わしており、赤がデータ点、[5]。前述のチャープミラーにおいて、最後の層は10nmかそ青がその近似曲線である。SiO2 の場合、その特性はあまりれ以下の非常に薄い層で構成され、反射位相はこの薄い層成膜条件に依存せず、データベースとの屈折率差もほとんでも敏感に左右されるが、もし仮に、最終層以前の位相誤どなかったため、波長 628nm の He-Ne レーザーで測定した差を数nm以下に抑えられているのであれば、最後の層の膜エリプソメトリの結果を基に屈折率分散曲線をフィティン

厚を変えて全体の位相誤差を最小にすることができる。

グさせている。

そこで、本研究では、白色光干渉計を成膜装置内に入れ、成膜時にin-situ位相計測と光学厚み計測双方を行う成膜システムを提案している。この原理実証のため、まず計算機による膜厚、位相エラーの影響を調べ、その制御性の定量評価を行った。さらに、大きな振動や高温の熱輻射を有する成膜装置内の悪環境下で位相計測が可能な白色光干渉計測システムの開発を行い、実際に成膜中のin-situ位相計測を行った。
図２．１

２．原理実証のための原理実証のための光学薄膜準備のための光学薄膜準備測定した測定した TiO2 と SiO2 の屈折率分散

次に、膜厚制御精度を把握するため、TiO2 と SiO2 をλ/4

まず、成膜中の in-situ 位相計測の原理実証を行う上で、膜厚で交互に 25 層積層させた、垂直入射において中心波長最低限必要な光学薄膜の準備とその特性を求めた。原理実

508nm 高反射誘電体多層膜コーティングを作成し、理論設証を行うために求められることは、以下の３つである。
（１）

計と比較した。その結果を図２．２に示す。図２．２は、低損失な高屈折率、および低屈折率誘電体薄膜の屈折率把左が作成した高反射誘電体多層膜コーティングの透過率ス握、（２）膜厚制御精度の把握、（３）５０層以上の超多層ペクトル、右がコーティングデザインにいくつかの誤差を膜成膜に耐えうる基板準備。この３つの要求を達成するた

与えて計算した理論設計上の透過率スペクトルである。なめ、次のような実験を行った。

お、この計算は、以下に示すように、コーティングデザインを２つのセクションに分け、それぞれに 1-α、1+αの膜

まず、本研究では誘電体材料として、本研究の測定領域である近赤外の波長で良好な機械的強度と安定性を持つ厚誤差を与えて行っており、グラフ中に示されているのは、TiO2 と SiO2 を用いるが、このような誘電体薄膜の特性は成α=0.5%, 0.8%, 1%, 5%, 10%に対して計算した透過率スペ膜装置依存性を持つため、本研究で使用する電子ビーム蒸クトルである。

1ナーによって汚れをある程度取り除いた基板を超音波洗浄にかける。なお、洗浄溶剤には、半導体ウエハ洗浄用のイソプロピルアルコールを使用し、１時間を１セットとしてここで、S は基板、A は空気（コーティングに対する周囲媒合計で３回の超音波洗浄を行う。このように入念な基板洗質）、H と L は高屈折率（TiO2）、および低屈折率（SiO2）の浄を行うことにより、1µm 以上の大きさの汚れに対して、λ/4 膜を表わしており、H と L の下の添え字は膜厚が異な製品を上回る汚れの除去が達成された。なお、この測定は、ることを示している。

顕微鏡を用いて実際に汚れの延べ総数をカウントすることによって行った。
このようにして準備された基板に対して膜の付着性をチェックするため、一例として、可視のブロードバンド高反射誘電体多層膜コーティングを作成した。そのデザインを以下に示す。

S (H1L1 ) H1 L3 (H 2 L2 ) H 2 L5 (H 4 L4 ) H 4 A
10

図２． ２作成、作成、および理論設計および理論設計した
理論設計した高反射誘電体多層膜
した高反射誘電体多層膜

1010

こ こ で 、 添 え 字 1,2,3,4,5 は 、 そ れ ぞ れ 中 心 波 長

コーティングのーティングの透過率スペクトル
透過率スペクトル比較
スペクトル比較

700nm,600nm,650nm,508nm,554nm に対応しており、L3と L5 は、高透過谷の発生を防ぐために挿入した低屈折率膜

さて、αの値を変えた時の理論設計の透過率スペクトルである。このブロードバンド高反射誘電体多層膜コーティにおいて、その影響が最も顕著に現れるのは、高反射領域

ングは、波長 450nm～800nm のバンド幅全体で 99%以上から透過領域への立ち上がり部分、つまり、グラフ中のマの高反射領域を持つように設計されている。図２．３に実ルで囲った部分である。そこで、その位置に重点をおいて際に作成した高反射誘電体多層膜コーティングの透過率ス両者を比較したところ、作成した高反射誘電体多層膜コー

ペクトルと蛍光灯の光を反射させたときのコーティング表

ティングの透過率スペクトルを最もよく再現したのは、α面、および蛍光灯を透かして見たときの様子を撮影した写=0.8%の場合であった。この値は、膜厚に換算すると、約真を示す。図２．３の結果から明らかなように、設計通り1nm に相当する。したがって、膜厚の制御精度は、高反射のブロードバンド高反射誘電体多層膜コーティングが作成誘電体多層膜コーティングの機能を失わないという意味で、されたことがわかる。そのため、上で述べたような洗浄方許容範囲内の成膜膜厚誤差を達成していることがわかった。

法を行って準備した基板に対して、今回のような６５層の最後に、５０層以上の超多層膜成膜に耐えうる基板の準成膜は十分に可能である。したがって、in-situ 位相計測の備として、基板の洗浄方法を確立した。一般に、基板表面原理実証に要求される５０層以上の超多層膜成膜に耐えうに汚れが付着していると、膜の付着性の低下や平坦性の崩る基板準備としては、十分な成果が得られたといえる。

壊をもたらし、最悪の場合成膜中に膜が剥離してしまうた
め、そのようなよごれは極力取り除かなければならない。
そこで、本研究では、次のような基板洗浄方法を採用した。
まず、レンズクリーンニングペーパー（クリーニングペーパーKind R-1、小津産業）とアセトンを用いて目視できる程度の大きな汚れを取り除く。次に、スピンクリーナーと特殊な綿棒（軸が有機溶剤に耐性を持つ、100%綿製の接着剤フリー綿棒）を用いてクリーンニングペーパーでは取りきれなかった汚れを取り除く。なお、スピンクリーナーとは、当研究室で以前開発した洗浄方法[[6]で、回転の遠心力を利用して洗浄有機溶剤を吹き飛ばすため、引っ張り洗浄よりも効果的な基板洗浄が可能になる。この装置は、対象

図２． ３

基板を油汚染の無いダイヤフラムポンプで回転治具上に真ーティングのーティングの透過率スペクトル
透過率スペクトルとそのスペクトルとその様子とその様子

作成した
作成したブロードバンド
したブロードバンド高反射誘電体多層膜
ブロードバンド高反射誘電体多層膜コ
高反射誘電体多層膜コ空吸着し、その回転治具をスピナー用モーターにより 3000～4000rpm の速度で回転させるものである。回転治具は、有機溶剤による汚染や溶解を避けるため、テフロン製にし３．GDD 変動の変動の見積りと見積りと成膜中りと成膜中の成膜中の膜厚補正てある。具体的な洗浄方法としては、先程述べた綿棒を洗次に、膜厚に対する位相の制御精度、大きさを知るため浄有機溶剤に浸し、回転させた基板面の中心付近から外周に、光学薄膜設計ソフトを用いて、構造の単純なチャープに向けて押し付けながら拭くという方法である。
最後に、レンズクリーンニングペーパーとスピンクリーミラーを対象に、膜厚誤差の位相への影響と、膜厚を変え2ることによる修復性を評価した。
まず、膜厚に対して GDD(Group delay dispersion)がどの程度変動するかを調べるため、次のような解析を行った。
図３．１は、中心波長 800nm、750nm～900nm のバンド幅全体で、各スペクトルに対して GDD -30fs2 の分散を補償するように設計した最も単純なチャープミラーデザイン、およびそのチャープミラーの２５層目の物理膜厚を２４層目から 1nm ずつ増加させた時の各波長に対するＧＤＤの推移を表わしている。なお、このチャープミラーは、２５層の TiO2-SiO2 ペアで構成されており、各層の物理膜厚が図３．１のグラフに示されている。グラフにおいて、黒が TiO2層、白が SiO2 層を表わしており、その層数は、ガラス基板（BK7）側を１、周囲媒質と接するコーティングトップを

図３．２

膜厚を膜厚を変えて GDD エラーエラーを補正した補正した解析結果した解析結果

２５としている。

４．inin-situ 位相計測システム
位相計測システムのシステムの開発
次に、本研究で提案する成膜中の in-situ 位相計測を実現するための白色光干渉計測システムの開発を行った。
白色光干渉計を成膜装置内に導入する場合、振動と熱の影響が問題となる。また、この計測は真空中で行われるため、干渉計システムの真空対策も必要となる。まず、振動に関しては、成膜時の真空ポンプ駆動や基板取付け用回転ドームの 1200rpm の高速回転といった機械的な振動が真空チャンバーの床からブレッドボードに伝わり、ブレッドボード自身の振動の加速度を受けて干渉計構成部品全体が図３． １振動する。一般に、このような振動は、振動周波数 KHz 以

チャープミラーデザインとチャープミラーデザインと膜厚変化に膜厚変化に対するＧするＧ下の非常に大きな振動である。一方、CCD カメラ、伝送線、ＤＤのＤＤの推移

モニタを含めた CCD カメラシステムの応答速度は ms（ミさて、図３．１の GDD の推移を見ると、本来の設計上のリセカンド）以上であるため、このような大きな振動を CCD膜厚（物理膜厚で 7nm）における GDD は 750nm-900nm

カメラが拾ってしまい、干渉フリンジが見えなくなってしのバンド幅全体でほぼ一定となっている。また、波長によまうという問題が生じる。また、熱に関しては、成膜中のって変動の大きいところ（腹）と変動の小さいところ（節）数千℃もの輻射熱によって干渉光学系を固定しているアルが存在しており、特に変動の大きな部分（850nm-880nm）

ミのブレッドボードが熱膨張を起こし、容易に光源の可干では、±1nm の物理膜厚の変化に対して GDD は±10fs2 の渉距離から外れてしまうという問題が生じる。また、この変動をしている。したがって、わずか 1nm の物理膜厚変化

ような高温の輻射熱により、金属ミラーの融解や CCD カメに対して GDD は 30%も変動することがわかった。

ラシステム等の測定系の破壊ももたらす。

次に、in-situ 位相計測によって成膜中の補正が可能かど

そこで、このような技術課題に対し、次のような対策をうかを調べるため、次のような解析を行った。図３．２は、講じた白色光干渉計測システムの開発を行った。まず、図先程のチャープミラーデザインの各層に+2nm、全体で４．１に成膜装置内に導入した白色光干渉計測システムを+50nm（平均約２％）の膜厚誤差を与え、それを２５層目示す。図中の略記は、M1,M2 が干渉計の２つの参照ミラー、の膜厚を変えることにより正規の GDD 特性に近づけるよ

BS がビームスプリッター、C が補正板、CL1,CL2,CL3 がう補正を行ったチャープミラーデザインの GDD の計算結カメラレンズを表わしている。なお、輻射熱によるミラー果である。グラフに示したように、一般に、電子ビーム蒸の融解を避けるため、この白色光干渉計測システムに使用

着において成膜中に見込まれる平均約２％という膜厚誤差しているミラーは、全て赤外ブロードバンド誘電体多層膜に対して、正規デザインの２５層目の膜厚 7nm を 8nm にミラー（BND-10、AUTEX）を使用している。また、重力にすることによって望ましい分散特性から 10%以内のＧＤＤよるミラーマウントのばね振動の影響を軽減するため、図補正を達成することができた。以上の結果から、ここで提中に示したように、全てのミラーマウントは重力に逆らう案している白色干渉計のレベルで十分成膜中のＧＤＤエラ方向に向けられている。この白色光干渉計測システムは、ーの補正が可能であることがわかった。

真空チャンバー内に縦置きされており、真空チャンバーの3床の上に固定されている。真空チャンバーの床から参照ミ

たように、音の領域である KHz 以下の帯域、および超音波

ラーM1 までの高さは約 60cm で、蒸着源から参照ミラーの領域である MHz の帯域である。本研究において想定されM1 までのコーティングパスが確保されている。これにより、る振動は、ブレッドボードの振動による干渉計構成部品の参照ミラーM1 に対して成膜と干渉計測が同時に行えるよ加速度振動、および参照ミラー自身の振動である。前者がうになっている。なお、参照ミラーM1 は取り外し可能で、KHz 以下の大きな振動、後者が MHz の微弱な振動である。

φ25.4 の任意のサンプルを設置することができる。ここでなお、上で述べたように、干渉計測における振動の問題は使用しているビームスプリッターは、自作のビームスプリ

CCD カメラによるノイズの重畳であることから、MHz のッターで、その透過率スペクトルが同図中に示されている。

微弱な振動は、干渉計測においてそれほど大きな弊害とはまた、ビームスプリッターの基板の厚みを補正するため、ならない。したがって、このような振動は、µs オーダーのBK7 の補正板がビームスプリッターと参照ミラーM2 との発光時間を持つパルス光源を使用することにより、その影間にビームスプリッターと平行に挿入されている。参照光響を無視する事が可能になる。そこで、本研究では、µs オ

は、真空チャンバー外部に置かれた光源からコア径 100µmーダーの発光時間を持つ白色パルス光源としてキセノンフのマルチモードファイバを用いて干渉計内に導入されていラッシュを使用する。これは、市販されている普通の使いる。ビームスプリッターから各参照ミラーまでの（物理）捨てフィルムカメラのフラッシュとして使われる光源で、距離は約 10cm で、φ25.4 の参照ミラー全面を光が照らし単３電池１本（1.5V）で駆動できる非常に安価な白色パルている。再びビームスプリッターによって重ね合わされたス光源である。なお、本研究で使用するキセノンフラッシ

光は２つのミラーで反射され、φ25.4, f=50 の赤外用アクロ

ュは、電荷の充電に 330V,120µF のフォトンフラッシュ用マティックレンズで集光される。このアクロマティクレン電解コンデンサを使用しており、その充電時間は約 25 秒でズは、参照ミラー表面の像を集光位置に像転送するよう配ある。電源には 10V までの安定化電源を使用し、1.5V をキ置されている。以前は、このレンズの集光位置付近に入射セノンフラッシュ回路に印加している。図４．２に本研究スリットを設置していたが、スリットにおける光量のロスで使用する白色パルス光源とこの光源を使用したことによを避けるため、今回はスリットを外している。集光位置かって得られた、ドーム回転前、およびドーム回転時の干渉

ら後ろ側のφ25.4, f=50 の赤外用アクロマティックレンズ、フリンジ画像を示す。図４．２に示したように、ドーム回1200L/mm, 3cm×3cm のグレーティング、φ40, f=50 のカ転前とドーム回転時で干渉フリンジは変化していないこと

メラレンズは、分光器を構成しており、それぞれ焦点距離がわかる。したがって、安価な白色パルス光源によって振50mm の間隔で配置されている。さらにその後ろ側のミラ動の課題を克服することができたといえる。

ー３枚、カメラレンズ２個によって縮小光学系を構成しており、波長方向に分解された 140nm のバンド幅全体を CCDサイズ内に縮小投影している。ここで使用しているカメラ
レンズはどちらもφ50, f=50 であり、CCD カメラはデジタ
ル CCD カメラを使用している。
図４． ２

白色パルス
白色パルス光源
パルス光源とこの光源とこの光源とこの光源の光源の使用よって使用よって振動よって振動の振動の影響を影響を克服した
克服した干渉した干渉フリンジ
干渉フリンジ画像
フリンジ画像次に、熱に関しては、白色光干渉計測システム全体を冷却、かつシールドし、その上で、外部からの輻射熱を反射する機構を作成することによって問題の解決を試みた。一般に、真空中の加熱は、熱源からの輻射によってのみ生じる。そのため、そのような輻射熱を反射させることができれば、対象物の加熱を防ぐことができる。そこで、本研究では、次のような機構を開発した。
まず、図４．３に示すような、ヒートパスを用いて干渉計測システム全体を覆っている。このヒートパスは、厚さ
図 ４ ．１

成膜装置内に成膜装置内に設置した設置した白色光干渉計測
した白色光干渉計測システム
白色光干渉計測システム

1mm の銅板で構成され、真空チャンバー内で流水冷却されている冷却棒に熱が逃げるようになっている。これにより、さらに、振動と熱に対して次のような対策を行った。ま

干渉計測システム全体の温度が比較的低い温度で一定に保ず、振動に関しては、光源を CW のハロゲンランプから白たれている。図４．３にあるように、ヒートパスとブレッ色パルス光源に置き換えた。一般に、振動は物質中を音とドボードとの固定は、ブレッドボードと同じピッチで銅板して伝播するため、このような振動の周波数は、先に述べに開けられた直径 6mm の穴を通してブレッドボード裏面4から固定されている。また、冷却棒との固定は、冷却棒とすことができ、高温真空という成膜時に必要とされる条件銅板との接触面積を稼ぐため、約 30cm の銅板の先端を冷下において、安定な干渉フリンジを長時間に渡って持続さ却棒に巻きつけ、その上から、冷却棒よりも 3mm だけ直径せることに成功した。図４．５にその時の結果を示す。図の大きなアルミパイプをＣ型にカットしたものを差し込ん４．５は、成膜開始時の真空室内環境に相当する、真空室で固定している。さらに、振動の影響を防ぐため、干渉光

内周囲温度約 250℃、真空度 8.0～7.5×10-5Torr という状況学系を固定している上側のブレッドボードに取り付けられ下で各時間において計測した干渉フリンジの縞の本数を表たヒートパスは、厚さ 1mm の銅板と厚さ 2mm のアルミ板わしたグラフである。グラフから明らかなように、成膜環を張り合わせて補強されている。

境下で１時間放置した後でも、干渉フリンジの縞の本数はほとんど変化しておらず、安定していることが読み取れる。
したがって、成膜中の in-situ 位相計測を行うための計測システムの開発に成功したといえる。

図４．３

ヒートパスのヒートパスの構造
図４．５

次に、図４．４に示すように、ヒートパスを含めた干渉成膜条件下で成膜条件下で得られた干渉られた干渉フリンジ
干渉フリンジのフリンジの安定性計測システムとは熱的に完全に独立した状態で、熱シールドを設けている。この熱シールドは、1mm の銅板の片面にアルミ箔を貼ったもので、加熱ヒーターや蒸着源からの輻５．成膜中の成膜中の inin-situ 位相計測射熱を反射する役割を果たしている。熱シールドを構成す成膜環境下において長時間に渡って安定な干渉フリンジる銅板は、ヒートパスが繋がっているものとは別の冷却棒に繋がっており、熱シールド全体を冷却している。この熱が得られる白色光干渉計測システムを準備することができシールドの蒸着側には、蒸着源と in-situ 位相計測用参照ミたので、次に、実際に誘電体材料の成膜を行いながら、各ラーとの蒸着パスを確保するための蒸着窓が設けてあり、成膜ステップにおいて位相計測を行い、本研究で提案する干渉計構成部品の中でこの参照ミラーのみが成膜されるよ成膜中の in-situ 位相計測の原理実証ができるかどうか検証うになっている。そのため、便宜上、熱シールドは蒸着窓を行う。

を持つ上部分と下部分とが別々に設置されている。熱シー

さて、図４．５に示したように、成膜開始前の前段階にルドの頂上部分における真空チャンバーの床からの高さはおける干渉フリンジの安定性はすでに確認されているため、70cm で、ヒートパスの最上部から 1cm の距離を置いた位

図４．５の状態から引き続き、SiO2 の成膜を行った。その置に別の直径 5cm のアルミロッドを用いて固定されている。

結果を図５．１に示す。図５．１は、左のグラフが光学式

また、熱シールド下部分は、真空チャンバーの床部分に元々膜厚モニタから出力された成膜中の相対反射光強度の推移

切ってあるいくつかの M8 雌ネジを活用して柱を立てるこをあらわしており、右の各写真が、各成膜ステップにおいとにより固定している。て撮影された干渉フリンジ画像である。各成膜ステップ時間とともに表記されているのは光学式膜厚モニタから推測される SiO2 の膜厚で、44 秒を成膜開始位置とし、そこからの各ピーク時の出力値から膜厚を換算している。SiO2 の成膜は、何も成膜していない BK7 ガラス基板上に行っており、光学式膜厚モニタは、655nm の干渉フィルタを使ってモニタしている。さて、図５．１を見ると、若干干渉縞がぼやけて見えるステップがあるものの、各成膜ステップにおいて撮影された干渉画像からは、バンド幅全体で十分に明暗図４．４

熱シールドのシールドの構造と構造と成膜装置内の成膜装置内の外観のフリンジパターンを確認することができる。そのため、このような干渉フリンジ画像から、位相、および GDD を求さらに、輻射熱の反射、および干渉計構成部品の保護のめることは十分可能である。したがって、ここから、開発効果を高めるため、サーマルインシュレーター（アルミとした白色光干渉計測システムは、数千℃の誘電体材料が飛絶縁体が交互に積層されたシート）を用いて、蒸着窓を確び交う成膜中であっても干渉計測を行うことが可能である

保しつつ、熱シールドの上からぐるぐる巻きに覆っている。ということがいえる。

以上のような対策により、振動と熱に対する課題を克服

5

長によって腹（変化量が大きい部分）と節（変化量が小さい部分）に分かれ、腹の部分では大きく GDD が変動するという、図３．１に示した計算結果と一致していることがわかる。したがって、計算結果と実験結果が一致したという事実から、in-situ 位相計測の原理実証がなされたという結論を得る。

図 ５ ．１

各成膜ステップ
各成膜ステップでステップで撮影された撮影された干渉された干渉フリンジ
干渉フリンジ画像
フリンジ画像次に、各成膜ステップにおいて撮影された干渉画像を解析し、測定波数全体でのトータル位相を求めた。各成膜ステップに対して求められた結果を図５．２にまとめた。図５．２は、各成膜ステップでの波数に対するトータル位相

図５．３

各成膜ステップ
各成膜ステップでステップで求めた波長めた波長に波長に対する GDDを表わしており、凡例は、図５．１で示した各成膜ステップの時間に対応している。さて、グラフより、各成膜ステさらに、具体的な GDD 変動の大きさを把握するため、図ップで計測されたトータル位相それぞれは、全て、ほぼ直５．
３において GDD 変動の腹の部分に相当する波長 680nm線状になっていることが分かる。しかし、各成膜ステップ、に着目したところ、GDD 変動は、peak to peak で約４０％それぞれのトータル位相を比較すると、明らかに直線の傾であることがわかった。

きがシフトしていることがわかる。このトータル位相の傾き、つまり波数に対する１次の線形成分の変化は、干渉計内において２つの腕の長さが変化したことを表わしている。

６．結論

本研究において干渉計の腕の長さが変化するのは、片方のこれまでの研究において次の２つの成果が得られた。

参照ミラー自身が動いた場合、および、参照ミラーを構成

１．成膜時の in-situ 反射位相計測によって成膜中に生じする誘電体の膜厚が変化した場合の２通りである。しかし、た GDD を補正することが可能であることが解析的に求前者に関しては、図４．５に示したように、成膜前の１時められた。

間でフリンジの本数はほとんど変化しておらず、非常に安２．成膜中の in-situ 位相計測の原理実証がなされた。

定した干渉フリンジが得られていることが確認されており、また、今後残された課題としては、次のようなものがある。

ミラー自身が移動したとは考えにくい。そのため、今回計・測された傾きの変化は、参照ミラー表面に SiO2 が成膜され成膜中に測定した GDD と真空開放した後の GDD との間の偏差を見積もり、その影響の程度を把握する。

たことによるものであるといえる。したがって、ここから、・成膜中の in-situ 位相計測が達成されたという結論が得られ本来の要求である 10nm 以下の膜厚に対する反射位相計測に向け、測定精度を高めていく。

・たことになる。

位相→GDD 変換の自動化によって、体系的に膜厚と結びついた GDD 計測が可能なシステムの開発を目指す。

これらにより、誘電体多層膜光学素子における反射位相のin-situ 計測・制御の有効性を示すことが可能になり、今後より複雑な位相スペクトルを持つ光学素子開発にも応用できるようになると考えている。

参考文献[1] R. L. Fork, et all, Opt.Lett. 9, 150 (1984).

図５．２

各成膜ステップ
各成膜ステップにおいてステップにおいて求において求めたトータル
めたトータル位相
トータル位相[2] R. L. Fork, et all, Opt. Lett. 12,12 483 (1987).
[3] G.Steinmeyer, Appl.Opt, 45,45 1484(2006).

次に、求めたトータル位相から GDD を求めた。その結果[4] V. Pervak, et all, Opt Lett, 32,32 1183(2007).

を図５．３に示す。なお、図中の凡例は、図５．２同様、[5] G. Tempea, et all, J. Opt. Soc. Am.B 18, 1747 (2001).

図５．１で示した各成膜ステップの時間に対応している。

[6] 植田憲一、他、「サブヘルツ安定化レーザーを用いた超高性能

さて、図５．３を見ると、時間変化、すなわち参照ミラー光学素子計測技術の開発とその応用」、平成８・９年度科学研究費

上に成膜された SiO2 の膜厚変化に対して、GDD 変化は波補助金基盤研究 A(1)研究成果報告書（平成１０年）.

6