薄膜形成装置及び薄膜形成方法並びに光学薄膜
【課題】 ２種類以上の物質から安定した光学性能を有する混合膜を得ることができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法並びにこの薄膜形成方法によって成膜された光学薄膜を提供すること。
【解決手段】 成膜される第一基板３に成膜物質を提供する第一スパッタリングターゲット５及び第二スパッタリングターゲット６と、第一基板３が配される第一ヤトイ１２及び第二基板１３が配される第二ヤトイ１５が配される回転保持具１６と、回転保持具１６を回転移動して第一位置１８と第二位置２０との間で第一ヤトイ１２及び第二ヤトイ１５を通過させる回転モータ２２と、回転保持具１６と第一スパッタリングターゲット５との間に配されて可変する第一開口部を有する第一可変機構２５と、回転保持具１６と第二スパッタリングターゲット６との間に配されて可変する第二開口部を有する第二可変機構２７と、第二基板１３の成膜状態を検出する測定器とを備えている。
【解決手段】 成膜される第一基板３に成膜物質を提供する第一スパッタリングターゲット５及び第二スパッタリングターゲット６と、第一基板３が配される第一ヤトイ１２及び第二基板１３が配される第二ヤトイ１５が配される回転保持具１６と、回転保持具１６を回転移動して第一位置１８と第二位置２０との間で第一ヤトイ１２及び第二ヤトイ１５を通過させる回転モータ２２と、回転保持具１６と第一スパッタリングターゲット５との間に配されて可変する第一開口部を有する第一可変機構２５と、回転保持具１６と第二スパッタリングターゲット６との間に配されて可変する第二開口部を有する第二可変機構２７と、第二基板１３の成膜状態を検出する測定器とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止膜や干渉フィルターなどの光学薄膜を作製する薄膜形成装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、顕微鏡等の光学機器には、反射防止膜や干渉フィルター膜などの光学薄膜が多数用いられている。これらの光学薄膜は、単層から１００層以上まで、様々な膜構造を有する。これらの光学薄膜において所望の光学特性を得るためには、各層における薄膜の膜厚と屈折率を、正確に制御することが重要となる。
このような光学薄膜において、一つの薄膜の作製（形成）に用いる物質（材料）の種類を増やすことで、光学薄膜の設計の容易化、及び高性能化を図ることができる。このため、近年、混合膜の利用を検討するメーカーが増えている。
【０００３】
ここで、成膜技術としては、大きく分けて真空蒸着法とスパッタリング法があげられる。真空蒸着法は大量生産には適する。一方、大面積基板への成膜、真空装置内における雰囲気や成膜レートの安定性に関しては、スパッタリング法が優れている。こうした背景から、混合膜の作製にあたってはスパッタリング法を採用する傾向にある。なお、ここでは、薄膜の作製に用いる物質（材料）をターゲット物質、またはターゲット材料（以下、単にターゲット物質とする。）と称している。また、ターゲット物質の集合体を、ターゲットと称している。
この混合膜の形成にあたっては、例えば、基板の距離と複数のターゲット間の距離を、混合膜を作製するのに最適な距離となるように設定している。そして、各ターゲット物質への印加電力を制御することで、基板上に所望の混合膜を作製するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
反射防止膜や干渉フィルター膜といった光学薄膜では、所望の光学特性（例えば、分光透過率特性や分光反射率特性）が要求される。このような光学特性を得るには、１つ１つの薄膜が、所望の膜厚と屈折率を有する必要がある。特許文献１に係る薄膜形成装置でこのような薄膜を作製するには、導入ガスの種類と導入圧力、投入電力の相互作用を考慮して、安定したプラズマをターゲット上に発生させる必要がある。
しかしながら、特許文献１に係る薄膜形成装置では、特に、所望の屈折率を持つ薄膜を精度良く作製することは難しい。
【特許文献１】特開２００２−２６６０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、薄膜、特に、２種類以上のターゲット物質を使って作製される混合膜において、所望の屈折率を有する薄膜を精度良く作製することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法、並びにこの薄膜形成方法によって成膜された光学薄膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る薄膜形成装置は、第一ターゲットを保持する第一保持部と、第二ターゲットを保持する第二保持部と、第一基板が配される第一基板保持部と、前記第一基板とは別の第二基板が配される第二基板保持部と、前記第一基板保持部及び前記第二基板保持部が設けられ、前記第一保持部及び前記第二保持部と対向して配される基板移動部と、該基板移動部を移動させる移動機構と、前記基板移動部と前記第一保持部との間に配され、第一開口部を有する第一可変機構と、前記基板移動部と前記第二保持部との間に配され、第二開口部を有する第二可変機構と、該測定器の測定結果に基づき、前記第一開口部及び前記第二開口部の少なくとも一方の大きさを変化させる制御部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の成膜装置によれば、成膜量を規定している第一開口部と第二開口部のうち、少なくとも一方の開口幅を、所定の情報に基づいて調整する（以下、フィードバック制御とする）ことができる。これにより、第一基板に到達するターゲット物質（材料）の量が、適宜、調整される。従って、成膜時に、各ターゲット物質（材料）を好適な割合で混合できるので、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【０００８】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前記薄膜形成装置であって、測定器が、前記第二基板保持部と対向可能に配されていることを特徴とする。
本発明の薄膜形成装置によれば、第二基板が測定器の前を通過する際に、測定器により第二基板の光学特性を測定することができる。そのため、光学特性の変化を成膜情報として、第一基板の成膜におけるフィードバック制御に利用することができる。すなわち、制御部にて、第一開口部及び第二開口部の少なくとも一方について、好適な開口幅を規定することができる。よって、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関してより精度良く作製することができる。
【０００９】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前記薄膜形成装置であって、前記第二基板保持部が、第一、第二、及び第三保持領域を備え、前記第一保持領域及び前記第二保持領域と対向する第一孔と、前記第二保持領域前記第三保持領域と対向する第二孔とを有する仕切り部が配されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の薄膜形成装置によれば、３つの第二基板を、異なる３つの保持領域に配することになる。ここで、第一保持領域に保持した第二基板には、第一孔を通過したターゲット物質のみで成膜することができる。また、第二保持領域に保持した第二基板には、第一孔及び第二孔の両方を通過したターゲット物質で成膜することができる。また、第三保持領域に保持した第二基板には、第二孔を通過したターゲット物質のみで成膜することができる。従って、少なくとも１つの第二基板の光学特性を成膜情報として、第一基板にの成膜におけるフィードバック制御に利用することができる。よって、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【００１１】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前記薄膜形成装置であって、前記測定器が、前記第一保持領域及び前記第三保持領域に配されていることを特徴とする。
本発明の薄膜形成装置によれば、第一孔のみを通過するターゲット物質により作製された薄膜と、第二孔のみを通過するターゲット物質により作製された薄膜とを、それぞれ測定することができる。従って、第一基板に成膜される混合膜の構成物質ごとに、成膜量を検出することができる。よって、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関してより精度良く作製することができる。
【００１２】
本発明に係る薄膜形成方法は、第一基板と対向する位置に複数のターゲットを配置し、前記第一基板と同じ側に前記第一基板とは別の第二基板を配置してスパッタリングを行なって、薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記スパッタリングの際に、前記複数のターゲットから、ターゲット物質を飛散させる工程と、前記第二基板の光学特性を測定する工程と、前記光学特性の変化に基づいて、前記第一基板に到達する前記ターゲット物質の量を変化させる工程とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の薄膜形成方法によれば、第二基板の光学特性を測定することによって、第一基板に到達するターゲット物質の量を把握することができる。そのため、ターゲット物質の到達量を、好適に規定することができる。その結果、２つ以上のターゲット物質が好適な割合で混合されるので、所望の屈折率を有する混合膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【００１４】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記光学特性の変化が、前記第二基板に成膜される薄膜の膜厚変化に基づくものであることを特徴とする。
本発明の薄膜形成装置によれば、第二基板の光学特性の変化を測定器にて計測することによって、第二基板に形成される薄膜の膜厚変化を検出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記光学特性が、光量或いは分光特性であることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、光学式の測定器にて光量或いは分光特性の変化を計測することによって、第二基板の成膜量を好適に検出することができる。
【００１６】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を作製した後に行われることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、当該層の成膜条件を見直した結果を、次層以降の成膜条件に反映することができる。よって、次層以降の薄膜について、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【００１７】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を製作する中で行われることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、一つの膜の形成時に成膜条件を見直すことができる。よって、屈折率に関してより精度の高い成膜を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板への成膜が終了した後に行われることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、一つの多層膜を成膜する度に成膜条件を見直すので、複数の基板に成膜を行う場合の時間を短縮することができる。
【００１９】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記第一基板上に多層膜を形成する際、前記第一基板上に、前記第一基板と同じ屈折率を有する混合膜を作製する工程と、該混合膜の作製工程の後に、前記多層膜を作製する工程とを備え、前記混合膜の作製工程において、前記混合膜の透過光量又は反射光量が増加あるいは減少しないように、前記ターゲット物質の到達量を変化させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の薄膜形成方法によれば、第一基板上に多層膜を作製する前に、第一基板と同じ屈折率の混合膜を、第一基板上に作製する。この混合膜の作製の際、第一基板へのターゲット物質の到達量を適切に変化させる。よって、第一基板の屈折率に対して、混合膜の屈折率が上方向あるいは下方向に変化することがない。これによって、好適な屈折率を有する多層膜を形成することができる。
【００２１】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記第一基板上に、高い屈折率を有する高屈折率膜と、該高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜とを有する多層膜を作製する際に、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜の略平均の屈折率を有する混合膜を作製する工程と、前記混合膜の透過光量又は反射光量を測定する工程と、理想値と測定値との乖離を減らす方向に前記ターゲット物質の到達量を変化させて、次層以降を成膜する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の薄膜形成方法によれば、混合膜の透過光量又は反射光量を測定することで、理想値と測定値との乖離がある場合には、混合膜の膜厚に乖離があると判断することができる。そこで、この乖離を生じさせないように、基板に到達するターゲット物質量を適切に変化させることによって、二層目以降が好適な屈折率を有する多層膜を形成することができる。
【００２３】
本発明に係る光学薄膜は、基板と、該基板に少なくとも二層以上の混合膜が積層された光学薄膜であって、一層目の混合膜が、二種類の金属酸化物からり、かつ、前記基板と略同一の屈折率を有し、二層目の混合膜が、前記二種類の金属酸化物からなり、かつ、前記一層目の混合膜の屈折率とは異なる屈折率を有していることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光学薄膜によれば、１層目の混合膜を介することによって、基板と２層目以降の膜との間の屈折率の変化を滑らかにすることができ、安定した光学特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、屈折率の異なる二つ以上の物質（材料）を用いて成膜を行なう際に、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１の実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置１を、図１から図３に示す。本実施形態に係る薄膜形成装置１では、第一スパッタリングターゲット（第一ターゲット）５と第二スパッタリングターゲット（第二ターゲット）６が、同一円周上に配置されている。ここで、スパッタリングターゲット５及び６は、いずれも真空チャンバ２の内部に配置されている。また、第一スパッタリングターゲット５、及び第二スパッタリングターゲット６の大きさは、それぞれφ４インチである。なお、薄膜形成装置１では、同一円周上に、第三スパッタリングターゲット７も配設可能となっている。これらのスパッタリングターゲットは、第一基板３に、ターゲット物質、すなわち成膜物質を提供するために用いられる。
第一スパッタリングターゲット５は、第一保持部４ａに保持されている。この第一保持部４ａは、水冷された第一マグネトロンカソード８上に配置されている。第二スパッタリングターゲット６は、第二保持部４ｂに保持されている。この第二保持部４ｂは、水冷された第二マグネトロンカソード１０上に配置されている。なお、上述のように、第三スパッタリングターゲット７を用いることもできる。この場合、第三スパッタリングターゲット７は、第三保持部４ｃに保持される。この第三保持部４ｃは、水冷可能に第三マグネトロンカソード１１上に配置される。
【００２７】
第一基板３は、第一ヤトイ（第一基板保持部）１２上に保持されている。また、第二ヤトイ（第二基板保持部）１５上には、第一基板３とは別の第二基板１３が保持されている。そして、第一ヤトイ１２は、第二ヤトイ１５とともに、回転保持具（基板移動部）１６に保持されている。回転保持具１６は、第一スパッタリングターゲット５、第二スパッタリングターゲット６及び第三スパッタリングターゲット７と対向する位置に配置されている。なお、本実施形態では、回転保持具１６からスパッタリングターゲットまでの間隔は、１０５ｍｍである。
なお、第一ヤトイ１２及び第二ヤトイ１５は、いずれも同一円周上に配されている。
【００２８】
回転保持具１６は円板状に形成されている。この回転保持具１６は、モータ（移動機構）２２に、回転軸１７を介して接続されている。よって、回転保持具１６は、回転軸１７の回りに回転する。この回転により、所定の４つの位置を、第一ヤトイ１２及び第二ヤトイ１５が通過する。ここで、第一位置１８は、ヤトイが第一マグネトロンカソード８と対向する位置である。また、第二位置２０は、ヤトイが第二マグネトロンカソード１０と対向する位置である。また、第三位置２１は、ヤトイが第三マグネトロンカソード１１と対向する位置である。また、第四位置は、ヤトイが光学監視ポート５３と対向する位置である。回転保持具１６を回転させる時の回転数は、１０ｒｐｍ以上が望ましい。なお、この回転数は、５０ｒｐｍ以上がより望ましい。
【００２９】
また、薄膜形成装置１は、図４に示すように、第一可変機構２５と、第二可変機構２７と、第三可変機構２８と、シャッター３０と、防着板（仕切り部）３１とを備えている。ここで、第一可変機構２５は、回転保持具１６と第一マグネトロンカソード８との間に配置されている。この第一可変機構２５は、第一開口部２３を有する。第二可変機構２７は、回転保持具１６と第二マグネトロンカソード１０との間に配置されている。この第二可変機構２７は、第二開口部２６を有する。また、第三可変機構２８は、回転保持具１６と第三マグネトロンカソード１１との間に配置されている。この第三可変機構２８は、第一開口部２３及び第二開口部２６と同様に、不図示の第三開口部を有する。第一開口部２３、第二開口部２６及び第三開口部は、いずれも、開口部の大きさを変化させることができる。
また、シャッター３０は、第一開口部２３と第一スパッタリングターゲット５の間、第二開口部２６と第二スパッタリングターゲット６の間、及び不図示の第三開口部と第三スパッタリングターゲット７との間に、それぞれ配置されている。このシャッター３０は、不図示の駆動系により駆動される。この駆動により、両者（開口部とスパッタリングターゲット）の間を開閉することによって、成膜の開始と終了とを行う。また、図５に示すように、防着板（仕切り部）３１は、各スパッタリングターゲット５、６、７の間を仕切っている。防着板３１の高さは、排気を妨げない高さとなっている。
【００３０】
各可変機構２５、２７、２８は、何れも同一の構成となっている。よって、ここでは、第一可変機構２５を例にして説明する。第一可変機構２５は、仕切り板３２、３３と、ボールネジ３５と、ガイド３６とサーボモータ３７とを備えている。仕切り板３２、３３は一対となって、開口部を形成する。仕切り板３２、３３は、ボールネジ３５、ガイド３６、及びサーボモータ３７によって、それぞれ対向する方向に直進運動する。これによって、両者の間に形成される間隙、即ち開口部の大きさを変化させることができる。開口部の原点位置は、仕切り板３２、３３が互いに接触した状態（閉口して開口部が無くなった状態）になっている位置である。この原点位置において、仕切り板３２、３３の境界線上に、第一スパッタリングターゲット５の中心が位置する。このような位置関係となるように、第一可変機構２５と第一スパッタリングターゲット５が、それぞれ配置されている。
また、第一可変機構２５は、位置センサー３８、４０と、不図示のエンコーダを有している。位置センサー３８、４０は、原点位置の検出を行うために設けられている。また、開口部の開口幅は、エンコーダで検出される。例えば、本実施形態では、開口部の最大開口幅は７０ｍｍである。
【００３１】
防着板３１は、上部防着板３１Ａと、下部防着板３１Ｂとを備えている。上部防着板３１Ａには、第一孔３１ａ、第二孔３１ｂ及び第三孔３１ｃが形成されている。第一孔３１ａ、第二孔３１ｂ及び第三孔３１ｃの形状は、何れも円形である。第一スパッタリングターゲット５より飛散したターゲット物質は、第一孔３１ａを通過する。同様に、第二スパッタリングターゲット６より飛散したターゲット物質は、第二孔３１ｂを通過する。また、第三スパッタリングターゲット７より飛散したターゲット物質は、第三孔３１ｃを通過する。それぞれの孔を通過したターゲット物質は、第一基板３及び第二基板１３に到達する。また、下部防着板３１Ｂは、各スパッタリングターゲット５、６、７の間を区切るための板状部材を有する。この板状部材と、真空チャンバ２の側壁及び真空チャンバ２の底面とで、各スパッタリングターゲット５、６、７について、個別の空間（４４，５４，６４）を形成している。
【００３２】
薄膜形成装置１はさらに、測定器４１と、制御部４２と、直流電源４３と、粗引きポンプ４５と高真空ポンプ４６とを備えている。測定器４１は、第二基板と対向可能な位置に配置されている。よって、測定器４１を使って、第二基板１３の成膜状態を検出することができる。測定器４１による測定結果は、制御部４２に送られる。制御部４２では、測定器４１の測定結果に基づき、第一開口部２３、第二開口部２６、及び第三開口部の少なくとも１つについて、開口部の大きさを変化させる。直流電源４３は、直流電力を供給する。この供給された電力によって、各スパッタリングターゲット５、６、７上に、プラズマを発生させることができる。粗引きポンプ４５は、真空チャンバ２内の気体を粗引きする。また、高真空ポンプ４６は、真空チャンバ２内を高真空にする。
真空チャンバ２には、各スパッタリングターゲットごとに、ガス導入口と真空計が設けられている。このガス導入口を介して、真空チャンバ２内に、処理のためのガスを導入することができる。また、真空計により、チャンバ内の圧力を検出することができる。
前述のように、各スパッタリングターゲットが配置されている空間は、下部防着板３１Ｂで仕切られている。このうち、第一スパッタリングターゲット５が配置されている空間４４には、真空計４７、ガス導入口４８，４９が設けられている。また、第二スパッタリングターゲット６が配置されている空間５４には、真空計５７、ガス導入口５８，５９が設けられている。第三スパッタリングターゲット７が配置されている空間６４には、真空計６７、ガス導入口６８，６９が設けられている。
【００３３】
測定器４１は、透過型の光学式測定器である。この測定器４１は、被測定物に光を照射し、被測定物から来る光の光量（光強度）を検出するものである。測定器４１は、光源５０と、伝達部材５１と、投光側光学系保持部材５２と、出射側光学系保持部材５５と、モノクロメータ５６と、不図示の受光素子とを備えている。伝達部材５１は、光源５０より発した光を、投光側光学系保持部材５２に導光する。投光側光学系保持部材５２は、伝達部材５１を通った光を、第二基板１３に投光する。出射側光学系保持部材５５は、第二基板１３を透過した光を受光する。受光は、真空チャンバ２の底面に配された光学監視ポート５３を介して行なわれる。モノクロメータ５６は、伝達部材５１を通った光のうち、任意の波長のみを透過させる。受光素子は、モノクロメータ５６からの光を電気信号に変換する。
【００３４】
投光側光学系保持部材５２は、不図示の光学系を有している。また、真空チャンバ２には、第二ヤトイ１５が通過する位置と対向する位置に、不図示のφ１０ｍｍの孔が形成されている。この孔を通して、投光側光学系保持部材５２からの光が、第二基板１３に向かって投光される。
モノクロメータ５６は、波長４００ｎｍから８００ｎｍまでの範囲を、１ｎｍおきに分光する。分光された光は、受光素子によって受光される。モノクロメータ５６と受光素子の相対位置が一定の場合、単一波長の光が受光素子に入射する。モノクロメータ５６と受光素子の相対位置が可変の場合、１ｎｍおきに、各波長の光量データの取り込みが行なえる。このように、モノクロメータ５６と受光素子の組み合わせにより、単一波長での測定や、広範囲における分光特性の測定が可能である。
【００３５】
制御部４２は、成膜の開始に際して、シャッター開信号をシャッター３０に伝達する。成膜が開始されると、測定器４１による測定が行なわれる。不図示の受光素子では、入射した光量（光強度）が電気信号に変換される。制御部４２は、この電気信号を、光量データとして取り込む。光量データの取り込みは、第二基板１３の回転に同期して行う。取り込んだ光量データは、毎回、個別に保存される。また、個別に保存した光量データを、蓄積する（全て加算する）していく。なお、光量データを個別に保存せず、順次、蓄積していっても良い。このようにして得られた光量蓄積データは、第二基板１３における光量変化を表している。すなわち、この蓄積データは、第二基板１３上に形成される薄膜の、形成時間に対する透過率変化（分光透過率の変化）を表している。
ここで、第二基板１３上と第一基板３上に作製される薄膜は、いずれも同じ条件で作製されている。そこで、制御部４２は、蓄積データから、第一基板の薄膜が、所定の膜厚になったか否かを判断する。そして、所定の膜厚になったと判断したときには、制御部４２は、シャッター閉信号をシャッター３０に伝達する。これにより、成膜を完了する。
【００３６】
次に、薄膜形成装置１による薄膜形成方法、及び作用・効果について説明する。
この薄膜形成方法は、スパッタリングを行なって、第一基板３上及び第二基板１３上に薄膜を形成する薄膜形成方法である。この薄膜形成方法では、スパッタリングの際に、第二基板１３の光学特性を測定器４１にて測定する工程と、光学特性の変化に基づいて、第一基板３に到達する物質の量を変化させる工程とを備えている。第一基板３に到達する物質は、それぞれ各スパッタリングターゲット５、６（場合により、スパッタリングターゲット７）から飛散したターゲット物質である。
本実施形態では、第一スパッタリングターゲット５としてＳｉ、第二スパッタリングターゲット６としてＮｂを使用する。そして、第一基板３上の１層目、２層目にＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との混合膜、３層目にＳｉＯ２膜を形成して３層の反射防止膜を作製する。なお、Ｎｂ２Ｏ５単層の屈折率は２．３７、ＳｉＯ２単層の屈折率は１．４６である。
【００３７】
まず、屈折率１．７５の第一基板３を、第一ヤトイ１２にセットし、屈折率１．５２の第二基板１３を第二ヤトイ１５にセットする。そして、真空チャンバ２内を、粗引きポンプ４５及び高真空ポンプ４６にて、例えば、７×１０−５Ｐａまで排気する。
その後、各スパッタリングターゲット５、６が配置されている空間４４，５４に、ガスの導入を行なう。空間４４には、Ａｒガスを、ガス導入口４８から導入する。その際、真空計４７で測定を行いながら、４×１０−１ＰａとなるまでＡｒガスを導入する。続いて、Ｏ２ガスを、ガス導入口４９から導入する。この時も、真空計４７で測定を行いながら、５×１０−１ＰａとなるまでＯ２ガスを導入する。続いて、直流電源４３から３００ｗの電力を印加し、第一スパッタリングターゲット５上に、プラズマを発生させる。これにより、３分後に、ＳｉＯ２膜の成膜が可能となる（成膜の準備が完了する）。
【００３８】
同様に、空間５４には、Ａｒガスを、ガス導入口５８から導入する。その際、真空計５７で測定を行いながら、７×１０−１ＰａとなるまでＡｒガスを導入する。続いて、Ｏ２ガスを、ガス導入口５９から導入する。この時も、真空計５７で測定を行いながら、１ＰａとなるまでＯ２ガスを導入する。続いて、直流電源４３から３００ｗの電力を印加し、第二スパッタリングターゲット６上に、プラズマを発生させる。これにより、３分後に、Ｎｂ２Ｏ５膜の成膜が可能となる（成膜の準備が完了する）。
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２膜の成膜の準備と、Ｎｂ２Ｏ５膜の成膜の準備を同時に行なっている。
また、本実施形態では、成膜にあたって、第一スパッタリングターゲット５と、第二スパッタリングターゲット６だけを用いている。ただし、第三スパッタリングターゲット７を成膜に用いる場合もある。この場合は、真空計６７で測定を行いながら、ガス導入口６８，６９から所定のガスを導入すればよい。
【００３９】
続いて、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を、所定の幅に設定する。所定の幅は、過去の成膜データに基づいて算出した値、あるいは開口部の最大値など、適宜に設定すればよい。ここでは、第一開口部２３の開口幅と第二開口部２６の開口幅は７０ｍｍ、すなわち、各開口部の最大値に設定されている。開口幅の設定後、回転モータ２２を駆動して、回転保持具１６を所定の回転数で回転させる。その後、各シャッター３０を同時に開けて、成膜を開始する。
ここでは、以下の表１に示す値を設定して成膜した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
この設定に従って、まず１層目の薄膜について、成膜を開始する。成膜が始まると、第一基板３と第二基板１３が、第一位置１８、第二位置２０、第四位置２４を、順に通過していく。そして、第二基板１３が第四位置２４を通過する際、測定器４１による単一波長における測定が行われる。測定器４１による測定データは、制御部４２に送られる。制御部４２では、光量データの収集と光量蓄積データの算出が行なわれる。また、制御部４２では、光量蓄積データと理想状態を示すデータ（例えば、設計データ）との比較が行なわれる。
ここで、成膜開始から３６秒経過した後に、光量蓄積データにおいて、理想の光量変化に対して＋０．２％のずれが検出されたとする。この場合、所望の光量変化に対して乖離が発生したことになる。そこで、制御部４２は、第一開口部２３と第二開口部２６について、それぞれの開口幅を変化させる。すなわち、フィードバック制御が行なわれる。ここで、ずれがあった場合の最初の補正値として２％を選択し、これで補正が大きすぎた場合は０．５％刻みの補正とする。また、補正が小さい場合は、さらに２％、補正が大きすぎた場合は戻し方向に０．５％刻みにて補正する。ここでは、第一開口部２３の開口幅を、２％狭める処理が行われる。具体的には、仕切り板３２、３３のそれぞれを、片側０．７ｍｍずつ、互いが接近する方向に移動させる。この結果、第一開口部２３の開口幅は、合計１．４ｍｍ狭くなった値、すなわち６８．６ｍｍに変更される。
さらに、上記の開口幅の変更後も、光量蓄積データと理想状態を示すデータの比較が行なわれる。そして、乖離が発生するたびに、光量蓄積データに基づいて、第一開口部２３の開口幅の調整が行なわれる。本実施形態では、時間の経過とともに開口幅を狭め、最終的に６７．２ｍｍまで変更する。
このようにして成膜した結果を、図６に示す。図６では、成膜時の透過光量のグラフは、理想状態を示すグラフに対して、時間軸方向においてずれを生じている。しかしながら、成膜時の透過光量のグラフを時間軸方向にシフトさせると、理想状態を示すグラフとほぼ重なる。これは、最終的に、透過光量が、理想状態をとほぼ等しいことを意味している。よって、１層目には、理想状態に近い混合膜、即ち所望の屈折率を有する混合膜が作製されたことになる。
【００４２】
続いて、２層目の薄膜について、成膜を開始する。この成膜に関しては、１層目の薄膜を作製した時の調整結果を、２層目の薄膜の作製に利用する。すなわち、２層目の薄膜の作製にあたっては、１層目の成膜時の調整結果がフィードバックされる。
１層目の薄膜の作製では、第一開口部２３の開口幅を合計４％修正している。そこで、２層目の薄膜の作製についても、第一開口部２３の開口幅を、表１における数値に対して−４％修正した値に設定する。
なお、本実施形態では、３層目の薄膜の作製に関しても、第一開口部２３の開口幅を、表１における数値に対して−４％修正した値に設定している。しかしながら、３層目の薄膜の作製に関しては、２層目の成膜時の調整結果を利用しても良い。
このように、本実施形態では、２層目、３層目について、新たに表２に示す開口幅で成膜を行う。
【００４３】
【表２】
【００４４】
このようにして、３層からなる反射防止膜の作成が終了する。ここで、１層目の屈折率は、所望の屈折率１．８０に対して１．８０、２層目の屈折率は、所望の屈折率２．１９に対して２．１９である。このように、本実施形態では、所望の屈折率を有する薄膜を作成することができる。
最終的に得られた反射防止膜は、図７に示すような光学特性（分光反射率特性）を有する。図７に示すグラフからわかるように、所望の反射率特性（理想）が４８５ｎｍで０．５３％であるのに対して、本実施形態の反射防止膜では、ピーク反射率が、４９０ｎｍで０．５３％となっている。即ち、本実施形態の反射防止膜では、ピーク波長が長波長側にシフトした。しかし、波長範囲４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおいては、反射率は１％以下であった。このように、本実施形態の反射防止膜は、理想の分光反射率特性とほぼ同じ特性を有する。これは、所望の屈折率を有する薄膜が成膜されていることから、当然の結果といえる。
なお、収集したデータと理想状態を示すデータ（例えば、設計データ）との比較を行う上で、透過光量又は反射光量自体、あるいはその変化が大きいことが望ましい。これらは、薄膜の膜厚に依存する。そのため、特に最初の混合膜は、光学膜厚がλ／４であることが望ましい。ここで、λは監視波長で、本実施形態では４５０ｎｍである。
【００４５】
比較例を示す。比較例は本実施形態に係る薄膜形成方法行わないで、１〜３層目の薄膜を作製した。すなわち、比較例では、測定器４１を介して収集したデータを、第一開口部２３の開口幅の調整に利用していない（フィードバック制御をしていない）。なお、３層目はＳｉＯ２のみからなるため、本実施形態に係る薄膜形成方法との違いによる影響はない。比較例では、１層目の屈折率が、所望の屈折率１．８０に対して１．７６、２層目の屈折率が、所望の屈折率２．１９に対して２．１５となった。得られた反射防止膜の分光反射率特性を、図８に示す。比較例においても、４２０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲で、反射率が１％以下となっている。ただし、本実施形態で得られた反射防止膜と比較すると、図８に示すように、波長４８０ｎｍ付近のピークが高くなっている。また、平均反射率も高くなっている。
【００４６】
このように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、回転保持具１６が１回転する間に、第二基板１３が第四位置２４（光学監視ポート５３と対向する位置）を１回通過する。よって、通過時に、測定器４１にて、第二基板１３の薄膜に対して光学的な測定を行うことができる。
なお、第一基板３上の薄膜と第二基板１３上の薄膜は、ともに同じ条件で成膜されている。よって、第二基板１３の成膜状態を調べることによって、「第一基板３上の薄膜の成膜状態が、理想の成膜状態からどの程度乖離しているのか」を推測することができる。そこで、乖離の度合に基づいて、第一開口部２３の開口幅を調整することができる。
【００４７】
これによって、第一スパッタリングターゲット５及び第二スパッタリングターゲット６のターゲット物質について、それぞれのターゲット物質が第一基板３に到達する量を、調整することができる。従って、２つのターゲット物質を好適な割合で混合できるので、所望の屈折率を有する薄膜を、精度良く作製することができる。
すなわち、屈折率の異なる二つ以上のターゲット物質を用いて薄膜を作製するにあたって、任意の屈折率を有する薄膜を容易に、かつ、精度良く作製することができる。
なお、本実施形態では測定器４１を用いたが、測定器４１は必ずしも必要ではない。すなわち、同じ薄膜を、同じ成膜条件で作製する場合、過去に収集した光学特性のデータを利用して、第一開口部２３の開口幅を調整することも可能である。
【００４８】
また、測定器４１は透過型に限られない。例えば、図９に示すように、反射型の光学式測定器６１であってもよい。
この測定器６１は、透過光量ではなく反射光量を測定するものである。そして、投光側光学系保持部材５２と出射側光学系保持部材５５とが一体となった光学系保持部材６２が、真空チャンバ２の不図示の孔に対向して配されている。
このように、反射型の光学式測定器６１により、薄膜形成装置６０においても、薄膜形成装置１と同様の効果が得られる。その一例を、図１０に示す。図１０は、この測定器６１を用いて、１層目の成膜を行った結果を示している。図１０において、成膜時の反射光量のグラフは、理想状態を示すグラフに対して、時間軸方向においてずれを生じている。しかしながら、成膜時の反射光量のグラフを時間軸方向にシフトさせると、理想状態を示すグラフとほぼ一致する。これは、最終的に、反射光量が、理想状態をとほぼ等しいことを意味している。よって、１層目には、理想状態に近い混合膜、即ち所望の屈折率を有する混合膜が作製されたことになる。このように、薄膜形成装置６０によっても、薄膜形成装置１と同様の作用・効果を奏することができる。
【００４９】
次に、第２の実施形態について図１１及び図１２を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態の異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成装置７０の回転保持具７１が、円筒型になっている点である。
【００５０】
回転軸１７は、回転保持具７１の中心軸線Ｃ上に設けられている。第一基板３及び第二基板１３は、不図示の第一ヤトイ及び第二ヤトイを介して、回転保持具７１の側面（外周面）に配置されている。第一スパッタリングターゲット５及び第二スパッタリングターゲット６は、回転保持具７１を挟んで対向するように配置されている。よって、両者は、中心軸線Ｃに対して対称となる位置に配置されていることになる。
防着板７２は、スパッタリングターゲットごとに配置されている。なお、測定器は反射型の光学式測定器６１である。
【００５１】
薄膜形成装置７０の使用方法は、第１の実施形態と同様である。
即ち、不図示の排気系により、高真空に排気する。その後、不図示のガス導入系より、Ａｒガス及びＯ２ガスを導入する。これらのガスは、各々仕切られた空間に、所定圧力になるまで導入する。続いて、不図示の直流電源から、直流電力が各スパッタリングターゲット５、６に印加される。直流電力の印加に伴って、各スパッタリングターゲット５、６から、ターゲット物質が、それぞれ飛散する。飛散した各々のターゲット物質は、第一開口部２３及び第二開口部２６に到達する。そして、それぞれの開口幅に応じた量のターゲット物質が、第一開口部２３及び第二開口部２６を通過する。それぞれの開口部を通過したターゲット物質は、第一基板３及び第二基板１３上に交互に堆積する。その結果、基板上に、単一膜あるいは混合膜が作製される。成膜の開始及び終了は、不図示の駆動機構を有するシャッター７３の開閉によって行われる。
【００５２】
この薄膜形成装置７０によれば、薄膜形成装置１と同様の作用・効果を奏することができる。
なお、図１１及び図１２では、回転軸１７が紙面の横方向となるように、回転保持具７１が配置されている。このような構成では、第一基板３は、紙面の縦方向に回転する。しかし、回転軸１７が紙面の縦方向となるように、回転保持具７１配置してもよい。この場合、第一基板は、紙面の横方向に回転する。また、スパッタリングターゲットの形状は、円形でも正方形、長方形でもよい。いずれの形状であっても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、回転保持具７１の形状は、円筒形でも、基板保持面に長方形を多面有する多角柱型でもよい。いずれの形状であっても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５３】
次に、第３の実施形態について図１３から図１７を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態の異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成装置８０の第二ヤトイ８１が、第一保持領域８１Ａ、第二保持領域８１Ｂ、及び第三保持領域８１Ｃを備えている点である。この第一保持領域８１Ａ、第二保持領域８１Ｂ、及び第三保持領域８１Ｃには、それぞれ第二基板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが保持される。
【００５４】
また、防着板８２には、防着板３１と同様に、３つの孔が形成されている。ただし、３つの孔のうち、２つの孔の形状が防着板３１の孔の形状と異なる。第一孔８２ａ及び第二孔８２ｂの形状は、図１４に示すように、円形の一部が覆われた形状になっている。また、第三孔８２ｃの形状は円形である。
第一孔８２ａは、第一スパッタリングターゲット５側から見たときに、第一保持領域８１Ａ及び第二保持領域８１Ｂのみが見える大きさを有している。また、第二孔８２ｂは、第二スパッタリングターゲット６側から見たときに、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃのみが見える大きさを有している。
なお、第三孔８２ｃは、本実施形態では使用しない。よって、第三孔８２ｃは、第三スパッタリングターゲット７側から見たときに、第一保持領域８１Ａ、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃのすべてが見える大きさを有している。
また、それぞれの孔は、保持領域と対向する位置に設けられている。
【００５５】
成膜が開始されると、第二ヤトイ８１は、第一位置１８と第二位置２０を、交互に通過する。そこで、まず、第二ヤトイ８１が、第一位置１８に到達したときについて説明する。
第一位置１８では、第二ヤトイ８１は、第一スパッタリングターゲット５上に位置する。このとき、第一スパッタリングターゲット５から飛散するターゲット物質（以下、単に、第一ターゲット物質とする。）は、第一孔８２ａを通過して、第二ヤトイ８１に到達する。ここで、第一保持領域８１Ａ及び第二保持領域８１Ｂは、いずれも、第一孔８２ａの孔の内側に位置する。そのため、第一ターゲット物質は、第一保持領域８１Ａ及び第二保持領域８１Ｂに到達する。よって、第二基板１３Ａ及び第二基板１３Ｂには、第一ターゲット物質が堆積していく。すなわち、第二基板１３Ａ及び第二基板１３Ｂでは、第一ターゲット物質による成膜が行われる。
一方、第三保持領域８１Ｃは、第一孔８２ａの孔の外側に位置する。そのため、第一ターゲット飛散する物質は、第三保持領域８１Ｃには到達しない。よって、第二基板１３Ｃには、第一ターゲット物質が堆積しない。すなわち、第二基板１３Ｃでは、第一ターゲット物質による成膜は行われない。
【００５６】
次に、第二ヤトイ８１が、第二位置２０に到達したときについて説明する。第二位置２０では、第二ヤトイ８１は、第二スパッタリングターゲット６上に位置する。このとき、第二スパッタリングターゲット６から飛散するターゲット物質（以下、単に第二ターゲット物質とする。）は、第二孔８２ｂを通過して、第二ヤトイ８１に到達する。ここで、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃは、いずれも、第二孔８２ｂの孔の内側に位置する。そのため、第二ターゲット物質は、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃに到達する。よって、第二基板１３Ｂ及び第二基板１３Ｃには、第二ターゲット物質が堆積していく。すなわち、第二基板１３Ｂ及び第二基板１３Ｃでは、第二ターゲット物質による成膜が行われる。
一方、第一保持領域８１Ａは、第二孔８２ｂの孔の外側に位置する。そのため、第二ターゲット物質は、第一保持領域８１Ａには到達しない。よって、第二基板１３Ａには、第二ターゲット物質が堆積しない。すなわち、第二基板１３Ａでは、第二ターゲット物質による成膜は行われない。
【００５７】
以上のことから、第二基板１３Ａでは、第一ターゲット物質のみによる成膜が行われる。また、第二基板１３Ｂでは、第一ターゲット物質と第二ターゲット物質による成膜が行われる。また、第二基板１３Ｃでは、第二ターゲット物質のみによる成膜が行われる。
なお、第一ヤトイ１２は、第二保持領域８１Ｂと略同一円周上に配されている。そのため、第一基板３には、第一ターゲット物質と第二ターゲット物質による薄膜が作製される。すなわち、第一基板３には、第二基板１３Ｂと同じ薄膜が作製形成される。
【００５８】
本実施形態では、３つの測定器４１Ａ〜Ｃ（図１３では、便宜上、モノクロメータ５６Ａ〜Ｃのみが示されている。）が、第二基板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのそれぞれに対して、配置されている。そして、制御部４２は、各測定器４１Ａ〜Ｃからの電気信号を、光量データとして取り込む。そして、取り込んだ光量データに基づいて、第一可変機構２５の第一開口部２３における開口幅と、第二可変機構２７の第二開口部２６における開口幅を変化させる。
【００５９】
次に、薄膜形成装置８０による薄膜形成方法、及び作用・効果について説明する。
本実施形態では、第一基板３上に、多層膜を成膜している。ここで、第一基板３の屈折率と第二基板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの屈折率は１．５２であって、同一の屈折率となっている。この第一基板３上に、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との混合膜、或いはそれぞれの単層膜を積層する。より具体的には、多層膜は、高い屈折率を有する高屈折率膜と、高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜とからなり、合計１６層の薄膜で構成されている。
ここで、各層の屈折率は、相対的に高い屈折率（Ｈ）を２．１９、相対的に低い屈折率（Ｌ）を１．４６とする。
【００６０】
まず、第一の実施形態と同様に成膜準備を行う。続いて、各シャッター３０を同時に開けて、成膜を開始する。
ここでは、以下の表３に示す値を設定して成膜した。表３に示すように、第一基板３及び第二基板１３Ｂの奇数層目には、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の混合膜を、光学膜厚１（実際の膜厚で規格化した値）で成膜する。また、第一基板３及び第二基板１３Ｂの偶数層目には、ＳｉＯ２膜を、光学膜厚１で成膜する。また、第二基板１３Ａには、ＳｉＯ２膜のみを成膜する。また、第二基板１３Ｃには、Ｎｂ２Ｏ５膜のみを成膜する。なお、最外層の薄膜のみ、光学膜厚を０．５とした。
【００６１】
【表３】
【００６２】
この設定に従って、まず１層目の成膜を開始する。成膜が始まると、第一基板３と第二基板１３Ａ〜Ｃが、第一位置１８、第二位置２０及び第四位置２４を、順に通過する。そして、第二基板１３Ａ〜Ｃが第四位置２４を通過する際、測定器４１Ａ〜Ｃによる測定が行われる。測定器４１Ａ〜Ｃによる測定データは、制御部４２に送られる。制御部４２では、光量データの収集と光量蓄積データの算出が行なわれる。また、制御部４２では、光量蓄積データと理想状態を示すデータ（例えば、設計データ）との比較が行なわれる。
具体的には、ＳｉＯ２膜のみが作製される第二基板１３Ａについて、その光量変化を測定器４１Ｃで測定する。また、同時に、Ｎｂ２Ｏ５膜のみが作製される第二基板１３Ｃについて、その光量変化を測定器４１Ｃで測定する。ここで、１層目の成膜が終了した時で、第二基板１３Ｃの測定結果から、例えば、Ｎｂ２Ｏ５膜の膜厚が、所望の膜厚より厚く作製されていることが判明したとする。そして、その影響を受けて、混合膜の屈折率が、理想値の２．１９に対して２．２３と高くなっていたとする。
屈折率２．１９は、Ｎｂ２Ｏ５膜の２．３７とＳｉＯ２膜１．４６よりその比は、
Ｎｂ２Ｏ５膜：ＳｉＯ２膜＝８０．２％：１９．８％
となる。
この比が成膜する光学膜厚の１７９ｎｍのうち、それぞれの材料が占める比率である。
一方、屈折率２．２３となった場合、Ｎｂ２Ｏ５膜の２．３７とＳｉＯ２膜１．４６よりその比は、
Ｎｂ２Ｏ５膜：ＳｉＯ２膜＝８４．６％：１５．４％
となる。
これより、差分は８４．６％−８０．２％＝４．４％となる。
この場合、Ｎｂ２Ｏ５の到達量を、膜厚比分の４．４％だけ抑制しなくてはならない。そのために、２層目のＳｉＯ２膜の成膜が終了するまでの間に、第二開口部２６の開口幅を狭くする。そして、３層目以降の成膜を行う。
【００６３】
こうして、混合膜層をフィードバックした開口幅で成膜を行い、表４に示す条件を新たに設定して合計１６層の成膜を行った。
【００６４】
【表４】
【００６５】
ここで、第二基板１３Ｃの透過光量変化、即ちＮｂ２Ｏ５膜の透過光量変化を図１５に示す。図１５に示す状態は、第一基板３において、５層目までの成膜が終了した状態である。よって、第二基板１３Ｃには、第一基板３に成膜された多層膜のうちの１，３，５層目と同じ混合膜が作製されていることになる。一方、第一基板３に作製された多層膜の１〜５層目の混合膜と同じ成膜がされた第二基板１３Ａの透過光量変化、即ちＳｉＯ２の透過光量変化を図１６に示す。また、所望の特性に対して得られた分光特性を図１７に示す。
所望の特性（理想特性）に対して、成膜途中でフィードバック制御を行ったものは、５０％透過波長が６０６ｎｍで理想値と実測値とが同一に重なった。このことから、フィードバック制御によって良好な補正を行うことができ、所望の特性にきわめて近い特性を得ることができた。
【００６６】
この薄膜形成装置８０によれば、第一基板３に第一スパッタリングターゲット５と第二スパッタリングターゲット６を使った混合膜を成膜する場合でも、第二基板１３Ａには第一ターゲット物質のみで成膜させ、第二基板１３Ｃには第二ターゲット物質のみで成膜させることができる。
従って、第二基板１３Ａ、１３Ｃの透過光量をそれぞれ測定することによって、混合膜における各物質の成膜量を把握することができる。そして、その把握結果に基づいて、第一基板３に到達するターゲット物質の量を制御することができる。よって、屈折率の異なる二つ以上のターゲット物質を用いて薄膜を作製するにあたって、任意の屈折率を有する薄膜を容易に、かつ、精度良く作製することができる。
【００６７】
次に、第４の実施形態について図１８から図２０を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号をしている。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第４の実施形態では、第３の実施形態に係る薄膜形成装置８０を使用している。第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成方法が、第二基板１３Ｂについて１層毎に分光特性を測定し、特定の波長についての分光特性に基づいて、開口部の調整を行なっている点である。
【００６８】
本実施形態では、例えば、１層目の混合膜の屈折率を２．１９として、４層目まで成膜した。そして、４００ｎｍ〜８００ｎｍ波長範囲について、それぞれの層について測定器で測定を行なった。その測定した結果を、図１８に示す。
ここで、１層目の薄膜の透過率特性より、１層目の屈折率が２．２３であったとする。これは、所望の屈折率２．１９より高くなっている状態である。そこで、２層目以降の成膜に関しては、Ｎｂ２Ｏ５が基板に到達する量を調整する必要がある。すなわち、第二開口部２６の開口幅の調整を行う必要がある。
【００６９】
ここで、フィードバック制御による屈折率の修正方法は、例えば、以下のように行う。
Ｎｂ２Ｏ５単層膜の屈折率２．３７と、ＳｉＯ２単層膜の屈折率１．４６から、理想的な１層目の屈折率２．１９に対するウェイトは、以下のようになる。
（２．１９−１．４６）／（２．３７−１．４６）＝８０．２２％
これに対して、実際の屈折率２．２３に対するウェイトは、以下のようになる。
（２．２３−１．４６）／（２．３７−１．４６）＝８４．６２％
即ち、理想値に対して４．４０％増となる。
そこで、Ｎｂ２Ｏ５の比率を４．４０％下げる必要があることから、第二開口部２６の開口幅を各層４．４０％減少させた。
こうして新たに表５に示す設定にて３層目以降の成膜を行った。
【００７０】
【表５】
【００７１】
なお、こうして得られた分光透過率特性を図１９に示す。また、第３及び第４の実施形態に対する比較例を図２０に示す。図２０は、フィードバック制御を行わずに１６層の多層膜を形成させた場合の分光透過率特性である。
図１９からわかるように、成膜途中でフィードバック制御を行った場合、５０％透過波長が、６０６ｎｍのところで理想値と同一となっている。従って、この薄膜形成方法におけるフィードバック制御により、屈折率に関して良好な補正を行うことができたことがわかる。よって、この薄膜形成方法において、所望の分光透過率特性にきわめて近い特性を得ることができた。
一方、修正を行わなかった比較例では、分光透過率特性からわかるように、５０％透過波長が６０１．５ｎｍとなって短波長側に４．５ｎｍずれている。そのため、この多層膜を光が透過すると、理想状態とは異なる色みが、透過光に現れてしまう。すなわち、比較例の多層膜は、光学特性的に不十分な性能である。
【００７２】
次に、第５の実施形態について図２１から図２４を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第５の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成装置９０では、測定器９１を水晶式の測定器とした点である。
【００７３】
測定器９１を、図２１から図２３に示す。測定器９１は、センサー部９２、９３と、導通治具９５、９６と、測定器導通部９７とを備えている。センサー部９２、９３は、不図示の水晶振動子を有する。導通治具９５、９６は、回転保持具１６が１回転する間に、各センサー部９２、９３と１回、電気的にそれぞれ導通する。測定器導通部９７は、導通治具９５、９６を、真空チャンバ２内で支持する。
制御部９８は、センサー部９２、９３の水晶振動子の周波数変化を検出する。そして、制御部９８は、センサー部９２、９３に作製された個々の薄膜の膜厚を算出する。この算出にあたっては、膜厚の変化量から膜厚を算出することもできる。続いて、制御部９８は、この算出結果に基づいて、所望の膜厚からの乖離を算出する。そして、成膜量を規定している開口幅の調整を行なう。
【００７４】
本実施形態では、第二基板１３Ａ、１３Ｃの代わりに、センサー部９２、９３が用いられている。よって、センサー部９２、９３は、それぞれ、第一保持領域８１Ａ及び第三保持領域８１Ｃに配置されている。導通治具９５、９６は、配線９９、１００と接続されている。配線９９、１００は真空チャンバ２の外に引き出され、制御部９８に接続されている。なお、測定器導通部９７は、光学監視ポート５３と同様の位置に配置されている。
【００７５】
前述のように、第二ターゲット物質は、第一保持領域８１Ａには到達しない。よって、センサー部９２には、第二ターゲット物質は成膜されない。一方、第一ターゲット物質は第一孔８２ａを通過して、センサー部９２に到達する。よって、センサー部９２には、第一ターゲット物質のみが成膜される。
【００７６】
逆に、第一ターゲット物質は、第三保持領域８１Ｃには到達しない。よって、センサー部９３には、第一ターゲット物質は成膜されない。一方、第二ターゲット物質は第二孔８２ｂを通過して、センサー部９３に到達する。よって、センサー部９３には、第二ターゲット物質のみが成膜される。
【００７７】
次に、本実施形態に係る薄膜形成装置９０による薄膜形成方法、及び作用・効果について説明する。
本実施形態でも、第３の実施形態と同様に、成膜準備を行う。そして、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を決定する。続いて、各シャッター３０を同時に開けて、成膜を開始する。
本実施形態では、例えば、以下の表３に示す値を設定して成膜する。この多層膜では、第一基板３の奇数層目にＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の混合膜が作製され、偶数層目にはＳｉＯ２膜が作製されるようにした。また、センサー部９２にはＳｉＯ２膜のみが、センサー部９３にはＮｂ２Ｏ５膜のみが作製されるようにした。
【００７８】
まず１層目の成膜を開始する。
このとき、センサー部９２は、ＳｉＯ２のみで成膜が行われ、センサー部９３は、Ｎｂ２Ｏ５のみで成膜が行なわれる。そこで、センサー部９２とセンサー部９３のそれぞれの膜厚増加量を、測定器９１にて検出する。ここで、例えば、Ｎｂ２Ｏ５膜の膜厚が、所望の膜厚よりも厚く作製されていることが判明したとする。そして、その影響を受けて、混合膜の屈折率が、理想値の２．１９に対して２．２３と高くなっていたとする。この場合、Ｎｂ２Ｏ５の到達量を、膜厚比分の４．４％だけ抑制しなくてはならない。そのために、２層目のＳｉＯ２膜の成膜が終了するまでの間に、第二開口部２６の開口幅を狭くする。そして、３層目以降の成膜を行う。
【００７９】
こうして得られた分光特性を図２４に示す。
この薄膜形成装置９０及び薄膜形成方法によっても、上記第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
次に、第６の実施形態について図２５及び図２６を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号をしている。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第６の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成方法が、第一基板３上に多層膜を形成する際に、まず、最初に、第一基板３と同じ屈折率を有する混合膜を作製し、続いて、次層以降（多層膜）を成膜する点、及び、混合膜の作製にあたって、混合膜の透過光量が増加あるいは減少しないように、ターゲット物質の飛散量を変化ている点である。
【００８１】
本実施形態に係る方法にて成膜を行なう場合について説明する。本実施形態で作製するのは、ＩＲカットフィルタである。このＩＲカットフィルタは、第３の実施形態と同様の構成を有し、１６層の薄膜からなる。
まず、混合膜を基板上に作製する。この混合膜は、第一基板３と同じ屈折率１．５２を有する。成膜にあたっては、監視波長は６００ｎｍとする。
【００８２】
混合膜の作製にあたって、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を、例えば、それぞれ６０ｍｍ、１０ｍｍとした。成膜準備が完了したら、成膜を行う。
混合膜の作製後に、測定器によって第二基板１３Ｂの透過光量変化を計測する。ここで、上記１．５２の屈折率の混合膜が作製された場合には、透過光量は９１．８％になる。ところが、図２５に示すように、上記開口幅の場合には、屈折率１．５７の混合膜が得られた。
この結果をもとにフィードバック制御を行なった。すなわち、第二開口部２６の開口幅を、所定の幅に設定した。そして、設定した開口幅で、多層膜を作製した。ここでの開口幅の制御は、第３の実施形態と同様に、理想値と実測値との膜厚比を反映する制御とする。
【００８３】
こうして得られた多層膜の分光特性を図２６に示す。
図２６からわかるように、フィードバック制御を行った場合には、６０６ｎｍと４００ｎｍ〜５９０ｎｍの透過帯域で、５０％透過波長が理想値と同一になっている。すなわち、フィードバック制御により、屈折率に関して良好な補正を行うことができたことがわかる。このように、この薄膜形成方法において、所望の特性にきわめて近い特性を得ることができた。
【００８４】
この薄膜形成方法によれば、多層膜の１層目を成膜する前に、混合膜を形成している。この成膜した混合膜の屈折率が第一基板３の屈折率と同一であれば、測定器にて計測した透過光量又は反射光量が、上方向あるいは下方向に変化することがない。しかし、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅が、第一基板３と同一の屈折率を形成するのに不適切な開口幅であると、形成された屈折率が基板の屈折率と異なる。この場合、屈折率が、上方向あるいは下方向に変化する。この変化を生じさせないように、本実施形態では、開口幅に対してフィードバック制御を施している。すなわち、適切な開口幅を設定して混合膜を作製し、その後に、多層膜を形成する。このようにすることによって、所望の屈折率を有する混合膜、及びこの混合膜を含む多層膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
なお、混合膜の膜厚及び屈折率は、第一基板３の屈折率に対して屈折率±０．２であるのが望ましい。更に、望ましくは±０．１５以内であればよい。この範囲内であれば、分光特性に悪影響を及ぼさない。
【００８５】
次に、第７の実施形態について図２７を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第７の実施形態と第６の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成方法が、第一基板３上に多層膜を形成する際に、最初に、２つの材料の略平均屈折率を有する混合膜を作製した後、高い屈折率を有する高屈折率膜と、該高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜を有する多層膜を作製する点、混合膜が、高屈折率膜及び低屈折率膜の間の屈折率を有する点、混合膜の透過光量を測定し、理想値と測定値との乖離を減らす方向にターゲット物質の到達量を変化させて、次層以降を成膜する点である。
【００８６】
本実施形態で製作するのは、第３の実施形態のＩＲカットフィルタに、別の薄膜を加えたフィルタである。本実施形態では、第１層目成膜前に、屈折率１．９２の混合膜を、光学的膜厚で２６２．５ｎｍで加えている。このフィルタにおいて、混合膜の１層目の屈折率の値は、第３の実施形態における高屈折率膜の屈折率と低屈折率膜の屈折率との平均の値となっている。具体的には、１．９２である。そして、２層目（多層膜の第１層目）以降を、第３の実施形態と同様の膜構成とする。
【００８７】
このような混合膜を成膜する方法について説明する。
まず、第６の実施形態と同様の方法によって、多層膜の１層目を成膜する前に、屈折率１．９２の混合膜を第一基板３上に形成した。この屈折率１．９２は、ＳｉＯ２膜の屈折率１．４６とＮｂ２Ｏ５膜の屈折率２．３７の平均の屈折率である。また、混合膜の作製に際しては、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を、例えば、それぞれ３６ｍｍ、７０ｍｍとした。
【００８８】
混合膜の作製後に、測定器によって、第二基板１３の透過光量変化を計測する。上記開口幅の場合には、屈折率１．９７の混合膜が得られた。
この結果をもとに、フィードバック制御を行なった。すなわち、第二開口部２６の開口幅を、所定の幅に設定した。そして、設定した開口幅で、多層膜を作製した。ここでの開口幅の制御は、第３の実施形態と同様に、理想値と実測値との膜厚比を反映する制御とする。
【００８９】
こうして得られた多層膜の分光特性を図２７に示す。
図２６からわかるように、フィードバック制御を行った場合には、６０６ｎｍと４００ｎｍ〜５９０ｎｍの透過帯域で、５０％透過波長が理想値と同一になっている。この結果から、フィードバック制御により、屈折率に関して良好な補正を行うことができできたことがわかる。このように、この薄膜形成方法において、所望の特性にきわめて近い特性を得ることができた。
【００９０】
この薄膜形成方法によれば、混合膜の屈折率を、１．９２としている。この屈折率は、ＳｉＯ２膜の屈折率１．４６とＮｂ２Ｏ５膜の屈折率２．３７との平均値である。そして、この混合膜を、最初に基板に作製した後、続いて、多層膜を作製している。このとき、多層膜の屈折率を、混合膜の成膜情報で補正するので、補正にあたっては、混合膜を構成するターゲット物質の平均の屈折率で補正することができる。従って、平均の屈折率からＳｉＯ２膜に近い屈折率側、平均の屈折率からＮｂ２Ｏ５膜に近い屈折率側に対してどちらとも等しい誤差要因で作成できる。このようなことから、第一基板３の屈折率が、平均の値よりＳｉＯ２膜の屈折率あるいはＮｂ２Ｏ５膜の屈折率どちらかに近い屈折率である場合、この第一基板３の屈折率（この場合はＮｂ２Ｏ５膜の屈折率に近い屈折率）に対して補正する場合に比べて、次層以降の屈折率における補正効果をより大きくすることができる。
【００９１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ターゲット物質は、金属、酸化物、フッ化物の何れのものでもよい。また、形状も円形に限らず、正方形、長方形であっても構わない。
【００９２】
さらに、スパッタリングを行う際に直流電圧を印加して行っているが、Ｓｉ、Ａｌ，Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＩＴＯあるいはその合金や混合物のスパッタリングターゲットの物質から酸化物膜を作製する場合には、直流電圧印加のみならず、高周波電圧を印加しても構わない。
また、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＦ２、或いはその混合物や化合物から、酸化物膜、フッ化物膜を作製する場合には、直流電圧ではなく高周波電圧を印加して行っても構わない。
【００９３】
また、第６、７の実施形態にて、第一基板と同じ屈折率の薄膜を成膜しているが、このときの光学特性に影響を及ぼさないための値としては、所望の特性にもよるが、基板の屈折率±０．１、より望ましくは基板の屈折率±０．０５、より好ましくは基板の屈折率±０．０２の範囲にあることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視における第１の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視における第１の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置において第一可変機構及び第二可変機構を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置において防着板を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置による成膜時の１層目成膜時間とその間の透過光量変化に係る理想値と実際の計測値とを示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置によって得られた混合膜の反射率特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置を用いて本実施形態に係る形成方法による場合と従来の形成方法による場合による反射率特性の実測値と理想値との比較を示すグラフである。
【図９】図１のＢ−Ｂ線矢視に相当する方向から見た本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置による成膜時の１層目成膜時間とその間の反射光量変化に係る理想値と実際の計測値とを示すグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態における薄膜形成装置を示す側面方向の断面図である。
【図１２】図１１のＣ方向から見た図である。
【図１３】図１のＡ−Ａ線矢視に相当する方向から見た本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置において防着板を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置においてＮｂ２Ｏ５が成膜された第二基板の透過光量変化を示すグラフである。
【図１６】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置においてＳｉＯ２が成膜された第二基板の透過光量変化を示すグラフである。
【図１７】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置において成膜した混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図１８】本発明の第４の実施形態における薄膜形成方法においてＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との混合膜が成膜された第二基板の透過光量変化を示すグラフである。
【図１９】本発明の第４の実施形態における薄膜形成方法において成膜した混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図２０】本発明の第４の実施形態における薄膜形成方法による場合と従来例による場合とによって成膜された混合膜の分光特性の比較を示すグラフである。
【図２１】図１のＢ−Ｂ線矢視に相当する方向から見た本発明の第５の実施形態に係る薄膜形成装置を示す断面図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態における薄膜形成装置の基板配置を示す平面図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態における薄膜形成装置の基板配置を示す側面図である。
【図２４】本発明の第５の実施形態における薄膜形成方法によって成膜された混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図２５】本発明の第６の実施形態における薄膜形成方法による成膜時の混合膜を成膜する前に基板に１層成膜したときの透過光量の時間変化を示すグラフである。
【図２６】本発明の第６の実施形態における薄膜形成方法によって成膜された混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図２７】本発明の第７の実施形態における薄膜形成方法によって成膜された混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１、６０、７０、８０、９０ 薄膜形成装置
３ 第一基板
４ａ 第一保持部
４ｂ 第二保持部
４ｃ 第三保持部
５ 第一スパッタリングターゲット（第一ターゲット）
６ 第二スパッタリングターゲット（第二ターゲット）
１２ 第一ヤトイ（第一基板保持部）
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 第二基板
１５、８１ 第二ヤトイ（第二基板保持部）
１６、７１ 回転保持具（基板移動部）
１８ 第一位置
２０ 第二位置
２１ 第三位置
２２ 回転モータ（移動機構）
２３ 第一開口部
２５ 第一可変機構
２６ 第二開口部
２７ 第二可変機構
３１、７２、８２ 防着板（仕切り部）
３１ａ、８２ａ 第一孔
３１ｂ、８２ｂ 第二孔
４１、６１、９１ 測定器
４２、９８ 制御部
８１Ａ 第一保持領域
８１Ｂ 第二保持領域
８１Ｃ 第三保持領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止膜や干渉フィルターなどの光学薄膜を作製する薄膜形成装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、顕微鏡等の光学機器には、反射防止膜や干渉フィルター膜などの光学薄膜が多数用いられている。これらの光学薄膜は、単層から１００層以上まで、様々な膜構造を有する。これらの光学薄膜において所望の光学特性を得るためには、各層における薄膜の膜厚と屈折率を、正確に制御することが重要となる。
このような光学薄膜において、一つの薄膜の作製（形成）に用いる物質（材料）の種類を増やすことで、光学薄膜の設計の容易化、及び高性能化を図ることができる。このため、近年、混合膜の利用を検討するメーカーが増えている。
【０００３】
ここで、成膜技術としては、大きく分けて真空蒸着法とスパッタリング法があげられる。真空蒸着法は大量生産には適する。一方、大面積基板への成膜、真空装置内における雰囲気や成膜レートの安定性に関しては、スパッタリング法が優れている。こうした背景から、混合膜の作製にあたってはスパッタリング法を採用する傾向にある。なお、ここでは、薄膜の作製に用いる物質（材料）をターゲット物質、またはターゲット材料（以下、単にターゲット物質とする。）と称している。また、ターゲット物質の集合体を、ターゲットと称している。
この混合膜の形成にあたっては、例えば、基板の距離と複数のターゲット間の距離を、混合膜を作製するのに最適な距離となるように設定している。そして、各ターゲット物質への印加電力を制御することで、基板上に所望の混合膜を作製するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
反射防止膜や干渉フィルター膜といった光学薄膜では、所望の光学特性（例えば、分光透過率特性や分光反射率特性）が要求される。このような光学特性を得るには、１つ１つの薄膜が、所望の膜厚と屈折率を有する必要がある。特許文献１に係る薄膜形成装置でこのような薄膜を作製するには、導入ガスの種類と導入圧力、投入電力の相互作用を考慮して、安定したプラズマをターゲット上に発生させる必要がある。
しかしながら、特許文献１に係る薄膜形成装置では、特に、所望の屈折率を持つ薄膜を精度良く作製することは難しい。
【特許文献１】特開２００２−２６６０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、薄膜、特に、２種類以上のターゲット物質を使って作製される混合膜において、所望の屈折率を有する薄膜を精度良く作製することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法、並びにこの薄膜形成方法によって成膜された光学薄膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る薄膜形成装置は、第一ターゲットを保持する第一保持部と、第二ターゲットを保持する第二保持部と、第一基板が配される第一基板保持部と、前記第一基板とは別の第二基板が配される第二基板保持部と、前記第一基板保持部及び前記第二基板保持部が設けられ、前記第一保持部及び前記第二保持部と対向して配される基板移動部と、該基板移動部を移動させる移動機構と、前記基板移動部と前記第一保持部との間に配され、第一開口部を有する第一可変機構と、前記基板移動部と前記第二保持部との間に配され、第二開口部を有する第二可変機構と、該測定器の測定結果に基づき、前記第一開口部及び前記第二開口部の少なくとも一方の大きさを変化させる制御部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の成膜装置によれば、成膜量を規定している第一開口部と第二開口部のうち、少なくとも一方の開口幅を、所定の情報に基づいて調整する（以下、フィードバック制御とする）ことができる。これにより、第一基板に到達するターゲット物質（材料）の量が、適宜、調整される。従って、成膜時に、各ターゲット物質（材料）を好適な割合で混合できるので、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【０００８】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前記薄膜形成装置であって、測定器が、前記第二基板保持部と対向可能に配されていることを特徴とする。
本発明の薄膜形成装置によれば、第二基板が測定器の前を通過する際に、測定器により第二基板の光学特性を測定することができる。そのため、光学特性の変化を成膜情報として、第一基板の成膜におけるフィードバック制御に利用することができる。すなわち、制御部にて、第一開口部及び第二開口部の少なくとも一方について、好適な開口幅を規定することができる。よって、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関してより精度良く作製することができる。
【０００９】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前記薄膜形成装置であって、前記第二基板保持部が、第一、第二、及び第三保持領域を備え、前記第一保持領域及び前記第二保持領域と対向する第一孔と、前記第二保持領域前記第三保持領域と対向する第二孔とを有する仕切り部が配されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の薄膜形成装置によれば、３つの第二基板を、異なる３つの保持領域に配することになる。ここで、第一保持領域に保持した第二基板には、第一孔を通過したターゲット物質のみで成膜することができる。また、第二保持領域に保持した第二基板には、第一孔及び第二孔の両方を通過したターゲット物質で成膜することができる。また、第三保持領域に保持した第二基板には、第二孔を通過したターゲット物質のみで成膜することができる。従って、少なくとも１つの第二基板の光学特性を成膜情報として、第一基板にの成膜におけるフィードバック制御に利用することができる。よって、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【００１１】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前記薄膜形成装置であって、前記測定器が、前記第一保持領域及び前記第三保持領域に配されていることを特徴とする。
本発明の薄膜形成装置によれば、第一孔のみを通過するターゲット物質により作製された薄膜と、第二孔のみを通過するターゲット物質により作製された薄膜とを、それぞれ測定することができる。従って、第一基板に成膜される混合膜の構成物質ごとに、成膜量を検出することができる。よって、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関してより精度良く作製することができる。
【００１２】
本発明に係る薄膜形成方法は、第一基板と対向する位置に複数のターゲットを配置し、前記第一基板と同じ側に前記第一基板とは別の第二基板を配置してスパッタリングを行なって、薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記スパッタリングの際に、前記複数のターゲットから、ターゲット物質を飛散させる工程と、前記第二基板の光学特性を測定する工程と、前記光学特性の変化に基づいて、前記第一基板に到達する前記ターゲット物質の量を変化させる工程とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の薄膜形成方法によれば、第二基板の光学特性を測定することによって、第一基板に到達するターゲット物質の量を把握することができる。そのため、ターゲット物質の到達量を、好適に規定することができる。その結果、２つ以上のターゲット物質が好適な割合で混合されるので、所望の屈折率を有する混合膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【００１４】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記光学特性の変化が、前記第二基板に成膜される薄膜の膜厚変化に基づくものであることを特徴とする。
本発明の薄膜形成装置によれば、第二基板の光学特性の変化を測定器にて計測することによって、第二基板に形成される薄膜の膜厚変化を検出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記光学特性が、光量或いは分光特性であることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、光学式の測定器にて光量或いは分光特性の変化を計測することによって、第二基板の成膜量を好適に検出することができる。
【００１６】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を作製した後に行われることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、当該層の成膜条件を見直した結果を、次層以降の成膜条件に反映することができる。よって、次層以降の薄膜について、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【００１７】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を製作する中で行われることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、一つの膜の形成時に成膜条件を見直すことができる。よって、屈折率に関してより精度の高い成膜を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板への成膜が終了した後に行われることを特徴とする。
本発明の薄膜形成方法によれば、一つの多層膜を成膜する度に成膜条件を見直すので、複数の基板に成膜を行う場合の時間を短縮することができる。
【００１９】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記第一基板上に多層膜を形成する際、前記第一基板上に、前記第一基板と同じ屈折率を有する混合膜を作製する工程と、該混合膜の作製工程の後に、前記多層膜を作製する工程とを備え、前記混合膜の作製工程において、前記混合膜の透過光量又は反射光量が増加あるいは減少しないように、前記ターゲット物質の到達量を変化させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の薄膜形成方法によれば、第一基板上に多層膜を作製する前に、第一基板と同じ屈折率の混合膜を、第一基板上に作製する。この混合膜の作製の際、第一基板へのターゲット物質の到達量を適切に変化させる。よって、第一基板の屈折率に対して、混合膜の屈折率が上方向あるいは下方向に変化することがない。これによって、好適な屈折率を有する多層膜を形成することができる。
【００２１】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、前記薄膜形成方法であって、前記第一基板上に、高い屈折率を有する高屈折率膜と、該高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜とを有する多層膜を作製する際に、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜の略平均の屈折率を有する混合膜を作製する工程と、前記混合膜の透過光量又は反射光量を測定する工程と、理想値と測定値との乖離を減らす方向に前記ターゲット物質の到達量を変化させて、次層以降を成膜する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の薄膜形成方法によれば、混合膜の透過光量又は反射光量を測定することで、理想値と測定値との乖離がある場合には、混合膜の膜厚に乖離があると判断することができる。そこで、この乖離を生じさせないように、基板に到達するターゲット物質量を適切に変化させることによって、二層目以降が好適な屈折率を有する多層膜を形成することができる。
【００２３】
本発明に係る光学薄膜は、基板と、該基板に少なくとも二層以上の混合膜が積層された光学薄膜であって、一層目の混合膜が、二種類の金属酸化物からり、かつ、前記基板と略同一の屈折率を有し、二層目の混合膜が、前記二種類の金属酸化物からなり、かつ、前記一層目の混合膜の屈折率とは異なる屈折率を有していることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光学薄膜によれば、１層目の混合膜を介することによって、基板と２層目以降の膜との間の屈折率の変化を滑らかにすることができ、安定した光学特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、屈折率の異なる二つ以上の物質（材料）を用いて成膜を行なう際に、所望の屈折率を有する薄膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１の実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置１を、図１から図３に示す。本実施形態に係る薄膜形成装置１では、第一スパッタリングターゲット（第一ターゲット）５と第二スパッタリングターゲット（第二ターゲット）６が、同一円周上に配置されている。ここで、スパッタリングターゲット５及び６は、いずれも真空チャンバ２の内部に配置されている。また、第一スパッタリングターゲット５、及び第二スパッタリングターゲット６の大きさは、それぞれφ４インチである。なお、薄膜形成装置１では、同一円周上に、第三スパッタリングターゲット７も配設可能となっている。これらのスパッタリングターゲットは、第一基板３に、ターゲット物質、すなわち成膜物質を提供するために用いられる。
第一スパッタリングターゲット５は、第一保持部４ａに保持されている。この第一保持部４ａは、水冷された第一マグネトロンカソード８上に配置されている。第二スパッタリングターゲット６は、第二保持部４ｂに保持されている。この第二保持部４ｂは、水冷された第二マグネトロンカソード１０上に配置されている。なお、上述のように、第三スパッタリングターゲット７を用いることもできる。この場合、第三スパッタリングターゲット７は、第三保持部４ｃに保持される。この第三保持部４ｃは、水冷可能に第三マグネトロンカソード１１上に配置される。
【００２７】
第一基板３は、第一ヤトイ（第一基板保持部）１２上に保持されている。また、第二ヤトイ（第二基板保持部）１５上には、第一基板３とは別の第二基板１３が保持されている。そして、第一ヤトイ１２は、第二ヤトイ１５とともに、回転保持具（基板移動部）１６に保持されている。回転保持具１６は、第一スパッタリングターゲット５、第二スパッタリングターゲット６及び第三スパッタリングターゲット７と対向する位置に配置されている。なお、本実施形態では、回転保持具１６からスパッタリングターゲットまでの間隔は、１０５ｍｍである。
なお、第一ヤトイ１２及び第二ヤトイ１５は、いずれも同一円周上に配されている。
【００２８】
回転保持具１６は円板状に形成されている。この回転保持具１６は、モータ（移動機構）２２に、回転軸１７を介して接続されている。よって、回転保持具１６は、回転軸１７の回りに回転する。この回転により、所定の４つの位置を、第一ヤトイ１２及び第二ヤトイ１５が通過する。ここで、第一位置１８は、ヤトイが第一マグネトロンカソード８と対向する位置である。また、第二位置２０は、ヤトイが第二マグネトロンカソード１０と対向する位置である。また、第三位置２１は、ヤトイが第三マグネトロンカソード１１と対向する位置である。また、第四位置は、ヤトイが光学監視ポート５３と対向する位置である。回転保持具１６を回転させる時の回転数は、１０ｒｐｍ以上が望ましい。なお、この回転数は、５０ｒｐｍ以上がより望ましい。
【００２９】
また、薄膜形成装置１は、図４に示すように、第一可変機構２５と、第二可変機構２７と、第三可変機構２８と、シャッター３０と、防着板（仕切り部）３１とを備えている。ここで、第一可変機構２５は、回転保持具１６と第一マグネトロンカソード８との間に配置されている。この第一可変機構２５は、第一開口部２３を有する。第二可変機構２７は、回転保持具１６と第二マグネトロンカソード１０との間に配置されている。この第二可変機構２７は、第二開口部２６を有する。また、第三可変機構２８は、回転保持具１６と第三マグネトロンカソード１１との間に配置されている。この第三可変機構２８は、第一開口部２３及び第二開口部２６と同様に、不図示の第三開口部を有する。第一開口部２３、第二開口部２６及び第三開口部は、いずれも、開口部の大きさを変化させることができる。
また、シャッター３０は、第一開口部２３と第一スパッタリングターゲット５の間、第二開口部２６と第二スパッタリングターゲット６の間、及び不図示の第三開口部と第三スパッタリングターゲット７との間に、それぞれ配置されている。このシャッター３０は、不図示の駆動系により駆動される。この駆動により、両者（開口部とスパッタリングターゲット）の間を開閉することによって、成膜の開始と終了とを行う。また、図５に示すように、防着板（仕切り部）３１は、各スパッタリングターゲット５、６、７の間を仕切っている。防着板３１の高さは、排気を妨げない高さとなっている。
【００３０】
各可変機構２５、２７、２８は、何れも同一の構成となっている。よって、ここでは、第一可変機構２５を例にして説明する。第一可変機構２５は、仕切り板３２、３３と、ボールネジ３５と、ガイド３６とサーボモータ３７とを備えている。仕切り板３２、３３は一対となって、開口部を形成する。仕切り板３２、３３は、ボールネジ３５、ガイド３６、及びサーボモータ３７によって、それぞれ対向する方向に直進運動する。これによって、両者の間に形成される間隙、即ち開口部の大きさを変化させることができる。開口部の原点位置は、仕切り板３２、３３が互いに接触した状態（閉口して開口部が無くなった状態）になっている位置である。この原点位置において、仕切り板３２、３３の境界線上に、第一スパッタリングターゲット５の中心が位置する。このような位置関係となるように、第一可変機構２５と第一スパッタリングターゲット５が、それぞれ配置されている。
また、第一可変機構２５は、位置センサー３８、４０と、不図示のエンコーダを有している。位置センサー３８、４０は、原点位置の検出を行うために設けられている。また、開口部の開口幅は、エンコーダで検出される。例えば、本実施形態では、開口部の最大開口幅は７０ｍｍである。
【００３１】
防着板３１は、上部防着板３１Ａと、下部防着板３１Ｂとを備えている。上部防着板３１Ａには、第一孔３１ａ、第二孔３１ｂ及び第三孔３１ｃが形成されている。第一孔３１ａ、第二孔３１ｂ及び第三孔３１ｃの形状は、何れも円形である。第一スパッタリングターゲット５より飛散したターゲット物質は、第一孔３１ａを通過する。同様に、第二スパッタリングターゲット６より飛散したターゲット物質は、第二孔３１ｂを通過する。また、第三スパッタリングターゲット７より飛散したターゲット物質は、第三孔３１ｃを通過する。それぞれの孔を通過したターゲット物質は、第一基板３及び第二基板１３に到達する。また、下部防着板３１Ｂは、各スパッタリングターゲット５、６、７の間を区切るための板状部材を有する。この板状部材と、真空チャンバ２の側壁及び真空チャンバ２の底面とで、各スパッタリングターゲット５、６、７について、個別の空間（４４，５４，６４）を形成している。
【００３２】
薄膜形成装置１はさらに、測定器４１と、制御部４２と、直流電源４３と、粗引きポンプ４５と高真空ポンプ４６とを備えている。測定器４１は、第二基板と対向可能な位置に配置されている。よって、測定器４１を使って、第二基板１３の成膜状態を検出することができる。測定器４１による測定結果は、制御部４２に送られる。制御部４２では、測定器４１の測定結果に基づき、第一開口部２３、第二開口部２６、及び第三開口部の少なくとも１つについて、開口部の大きさを変化させる。直流電源４３は、直流電力を供給する。この供給された電力によって、各スパッタリングターゲット５、６、７上に、プラズマを発生させることができる。粗引きポンプ４５は、真空チャンバ２内の気体を粗引きする。また、高真空ポンプ４６は、真空チャンバ２内を高真空にする。
真空チャンバ２には、各スパッタリングターゲットごとに、ガス導入口と真空計が設けられている。このガス導入口を介して、真空チャンバ２内に、処理のためのガスを導入することができる。また、真空計により、チャンバ内の圧力を検出することができる。
前述のように、各スパッタリングターゲットが配置されている空間は、下部防着板３１Ｂで仕切られている。このうち、第一スパッタリングターゲット５が配置されている空間４４には、真空計４７、ガス導入口４８，４９が設けられている。また、第二スパッタリングターゲット６が配置されている空間５４には、真空計５７、ガス導入口５８，５９が設けられている。第三スパッタリングターゲット７が配置されている空間６４には、真空計６７、ガス導入口６８，６９が設けられている。
【００３３】
測定器４１は、透過型の光学式測定器である。この測定器４１は、被測定物に光を照射し、被測定物から来る光の光量（光強度）を検出するものである。測定器４１は、光源５０と、伝達部材５１と、投光側光学系保持部材５２と、出射側光学系保持部材５５と、モノクロメータ５６と、不図示の受光素子とを備えている。伝達部材５１は、光源５０より発した光を、投光側光学系保持部材５２に導光する。投光側光学系保持部材５２は、伝達部材５１を通った光を、第二基板１３に投光する。出射側光学系保持部材５５は、第二基板１３を透過した光を受光する。受光は、真空チャンバ２の底面に配された光学監視ポート５３を介して行なわれる。モノクロメータ５６は、伝達部材５１を通った光のうち、任意の波長のみを透過させる。受光素子は、モノクロメータ５６からの光を電気信号に変換する。
【００３４】
投光側光学系保持部材５２は、不図示の光学系を有している。また、真空チャンバ２には、第二ヤトイ１５が通過する位置と対向する位置に、不図示のφ１０ｍｍの孔が形成されている。この孔を通して、投光側光学系保持部材５２からの光が、第二基板１３に向かって投光される。
モノクロメータ５６は、波長４００ｎｍから８００ｎｍまでの範囲を、１ｎｍおきに分光する。分光された光は、受光素子によって受光される。モノクロメータ５６と受光素子の相対位置が一定の場合、単一波長の光が受光素子に入射する。モノクロメータ５６と受光素子の相対位置が可変の場合、１ｎｍおきに、各波長の光量データの取り込みが行なえる。このように、モノクロメータ５６と受光素子の組み合わせにより、単一波長での測定や、広範囲における分光特性の測定が可能である。
【００３５】
制御部４２は、成膜の開始に際して、シャッター開信号をシャッター３０に伝達する。成膜が開始されると、測定器４１による測定が行なわれる。不図示の受光素子では、入射した光量（光強度）が電気信号に変換される。制御部４２は、この電気信号を、光量データとして取り込む。光量データの取り込みは、第二基板１３の回転に同期して行う。取り込んだ光量データは、毎回、個別に保存される。また、個別に保存した光量データを、蓄積する（全て加算する）していく。なお、光量データを個別に保存せず、順次、蓄積していっても良い。このようにして得られた光量蓄積データは、第二基板１３における光量変化を表している。すなわち、この蓄積データは、第二基板１３上に形成される薄膜の、形成時間に対する透過率変化（分光透過率の変化）を表している。
ここで、第二基板１３上と第一基板３上に作製される薄膜は、いずれも同じ条件で作製されている。そこで、制御部４２は、蓄積データから、第一基板の薄膜が、所定の膜厚になったか否かを判断する。そして、所定の膜厚になったと判断したときには、制御部４２は、シャッター閉信号をシャッター３０に伝達する。これにより、成膜を完了する。
【００３６】
次に、薄膜形成装置１による薄膜形成方法、及び作用・効果について説明する。
この薄膜形成方法は、スパッタリングを行なって、第一基板３上及び第二基板１３上に薄膜を形成する薄膜形成方法である。この薄膜形成方法では、スパッタリングの際に、第二基板１３の光学特性を測定器４１にて測定する工程と、光学特性の変化に基づいて、第一基板３に到達する物質の量を変化させる工程とを備えている。第一基板３に到達する物質は、それぞれ各スパッタリングターゲット５、６（場合により、スパッタリングターゲット７）から飛散したターゲット物質である。
本実施形態では、第一スパッタリングターゲット５としてＳｉ、第二スパッタリングターゲット６としてＮｂを使用する。そして、第一基板３上の１層目、２層目にＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との混合膜、３層目にＳｉＯ２膜を形成して３層の反射防止膜を作製する。なお、Ｎｂ２Ｏ５単層の屈折率は２．３７、ＳｉＯ２単層の屈折率は１．４６である。
【００３７】
まず、屈折率１．７５の第一基板３を、第一ヤトイ１２にセットし、屈折率１．５２の第二基板１３を第二ヤトイ１５にセットする。そして、真空チャンバ２内を、粗引きポンプ４５及び高真空ポンプ４６にて、例えば、７×１０−５Ｐａまで排気する。
その後、各スパッタリングターゲット５、６が配置されている空間４４，５４に、ガスの導入を行なう。空間４４には、Ａｒガスを、ガス導入口４８から導入する。その際、真空計４７で測定を行いながら、４×１０−１ＰａとなるまでＡｒガスを導入する。続いて、Ｏ２ガスを、ガス導入口４９から導入する。この時も、真空計４７で測定を行いながら、５×１０−１ＰａとなるまでＯ２ガスを導入する。続いて、直流電源４３から３００ｗの電力を印加し、第一スパッタリングターゲット５上に、プラズマを発生させる。これにより、３分後に、ＳｉＯ２膜の成膜が可能となる（成膜の準備が完了する）。
【００３８】
同様に、空間５４には、Ａｒガスを、ガス導入口５８から導入する。その際、真空計５７で測定を行いながら、７×１０−１ＰａとなるまでＡｒガスを導入する。続いて、Ｏ２ガスを、ガス導入口５９から導入する。この時も、真空計５７で測定を行いながら、１ＰａとなるまでＯ２ガスを導入する。続いて、直流電源４３から３００ｗの電力を印加し、第二スパッタリングターゲット６上に、プラズマを発生させる。これにより、３分後に、Ｎｂ２Ｏ５膜の成膜が可能となる（成膜の準備が完了する）。
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２膜の成膜の準備と、Ｎｂ２Ｏ５膜の成膜の準備を同時に行なっている。
また、本実施形態では、成膜にあたって、第一スパッタリングターゲット５と、第二スパッタリングターゲット６だけを用いている。ただし、第三スパッタリングターゲット７を成膜に用いる場合もある。この場合は、真空計６７で測定を行いながら、ガス導入口６８，６９から所定のガスを導入すればよい。
【００３９】
続いて、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を、所定の幅に設定する。所定の幅は、過去の成膜データに基づいて算出した値、あるいは開口部の最大値など、適宜に設定すればよい。ここでは、第一開口部２３の開口幅と第二開口部２６の開口幅は７０ｍｍ、すなわち、各開口部の最大値に設定されている。開口幅の設定後、回転モータ２２を駆動して、回転保持具１６を所定の回転数で回転させる。その後、各シャッター３０を同時に開けて、成膜を開始する。
ここでは、以下の表１に示す値を設定して成膜した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
この設定に従って、まず１層目の薄膜について、成膜を開始する。成膜が始まると、第一基板３と第二基板１３が、第一位置１８、第二位置２０、第四位置２４を、順に通過していく。そして、第二基板１３が第四位置２４を通過する際、測定器４１による単一波長における測定が行われる。測定器４１による測定データは、制御部４２に送られる。制御部４２では、光量データの収集と光量蓄積データの算出が行なわれる。また、制御部４２では、光量蓄積データと理想状態を示すデータ（例えば、設計データ）との比較が行なわれる。
ここで、成膜開始から３６秒経過した後に、光量蓄積データにおいて、理想の光量変化に対して＋０．２％のずれが検出されたとする。この場合、所望の光量変化に対して乖離が発生したことになる。そこで、制御部４２は、第一開口部２３と第二開口部２６について、それぞれの開口幅を変化させる。すなわち、フィードバック制御が行なわれる。ここで、ずれがあった場合の最初の補正値として２％を選択し、これで補正が大きすぎた場合は０．５％刻みの補正とする。また、補正が小さい場合は、さらに２％、補正が大きすぎた場合は戻し方向に０．５％刻みにて補正する。ここでは、第一開口部２３の開口幅を、２％狭める処理が行われる。具体的には、仕切り板３２、３３のそれぞれを、片側０．７ｍｍずつ、互いが接近する方向に移動させる。この結果、第一開口部２３の開口幅は、合計１．４ｍｍ狭くなった値、すなわち６８．６ｍｍに変更される。
さらに、上記の開口幅の変更後も、光量蓄積データと理想状態を示すデータの比較が行なわれる。そして、乖離が発生するたびに、光量蓄積データに基づいて、第一開口部２３の開口幅の調整が行なわれる。本実施形態では、時間の経過とともに開口幅を狭め、最終的に６７．２ｍｍまで変更する。
このようにして成膜した結果を、図６に示す。図６では、成膜時の透過光量のグラフは、理想状態を示すグラフに対して、時間軸方向においてずれを生じている。しかしながら、成膜時の透過光量のグラフを時間軸方向にシフトさせると、理想状態を示すグラフとほぼ重なる。これは、最終的に、透過光量が、理想状態をとほぼ等しいことを意味している。よって、１層目には、理想状態に近い混合膜、即ち所望の屈折率を有する混合膜が作製されたことになる。
【００４２】
続いて、２層目の薄膜について、成膜を開始する。この成膜に関しては、１層目の薄膜を作製した時の調整結果を、２層目の薄膜の作製に利用する。すなわち、２層目の薄膜の作製にあたっては、１層目の成膜時の調整結果がフィードバックされる。
１層目の薄膜の作製では、第一開口部２３の開口幅を合計４％修正している。そこで、２層目の薄膜の作製についても、第一開口部２３の開口幅を、表１における数値に対して−４％修正した値に設定する。
なお、本実施形態では、３層目の薄膜の作製に関しても、第一開口部２３の開口幅を、表１における数値に対して−４％修正した値に設定している。しかしながら、３層目の薄膜の作製に関しては、２層目の成膜時の調整結果を利用しても良い。
このように、本実施形態では、２層目、３層目について、新たに表２に示す開口幅で成膜を行う。
【００４３】
【表２】
【００４４】
このようにして、３層からなる反射防止膜の作成が終了する。ここで、１層目の屈折率は、所望の屈折率１．８０に対して１．８０、２層目の屈折率は、所望の屈折率２．１９に対して２．１９である。このように、本実施形態では、所望の屈折率を有する薄膜を作成することができる。
最終的に得られた反射防止膜は、図７に示すような光学特性（分光反射率特性）を有する。図７に示すグラフからわかるように、所望の反射率特性（理想）が４８５ｎｍで０．５３％であるのに対して、本実施形態の反射防止膜では、ピーク反射率が、４９０ｎｍで０．５３％となっている。即ち、本実施形態の反射防止膜では、ピーク波長が長波長側にシフトした。しかし、波長範囲４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおいては、反射率は１％以下であった。このように、本実施形態の反射防止膜は、理想の分光反射率特性とほぼ同じ特性を有する。これは、所望の屈折率を有する薄膜が成膜されていることから、当然の結果といえる。
なお、収集したデータと理想状態を示すデータ（例えば、設計データ）との比較を行う上で、透過光量又は反射光量自体、あるいはその変化が大きいことが望ましい。これらは、薄膜の膜厚に依存する。そのため、特に最初の混合膜は、光学膜厚がλ／４であることが望ましい。ここで、λは監視波長で、本実施形態では４５０ｎｍである。
【００４５】
比較例を示す。比較例は本実施形態に係る薄膜形成方法行わないで、１〜３層目の薄膜を作製した。すなわち、比較例では、測定器４１を介して収集したデータを、第一開口部２３の開口幅の調整に利用していない（フィードバック制御をしていない）。なお、３層目はＳｉＯ２のみからなるため、本実施形態に係る薄膜形成方法との違いによる影響はない。比較例では、１層目の屈折率が、所望の屈折率１．８０に対して１．７６、２層目の屈折率が、所望の屈折率２．１９に対して２．１５となった。得られた反射防止膜の分光反射率特性を、図８に示す。比較例においても、４２０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲で、反射率が１％以下となっている。ただし、本実施形態で得られた反射防止膜と比較すると、図８に示すように、波長４８０ｎｍ付近のピークが高くなっている。また、平均反射率も高くなっている。
【００４６】
このように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、回転保持具１６が１回転する間に、第二基板１３が第四位置２４（光学監視ポート５３と対向する位置）を１回通過する。よって、通過時に、測定器４１にて、第二基板１３の薄膜に対して光学的な測定を行うことができる。
なお、第一基板３上の薄膜と第二基板１３上の薄膜は、ともに同じ条件で成膜されている。よって、第二基板１３の成膜状態を調べることによって、「第一基板３上の薄膜の成膜状態が、理想の成膜状態からどの程度乖離しているのか」を推測することができる。そこで、乖離の度合に基づいて、第一開口部２３の開口幅を調整することができる。
【００４７】
これによって、第一スパッタリングターゲット５及び第二スパッタリングターゲット６のターゲット物質について、それぞれのターゲット物質が第一基板３に到達する量を、調整することができる。従って、２つのターゲット物質を好適な割合で混合できるので、所望の屈折率を有する薄膜を、精度良く作製することができる。
すなわち、屈折率の異なる二つ以上のターゲット物質を用いて薄膜を作製するにあたって、任意の屈折率を有する薄膜を容易に、かつ、精度良く作製することができる。
なお、本実施形態では測定器４１を用いたが、測定器４１は必ずしも必要ではない。すなわち、同じ薄膜を、同じ成膜条件で作製する場合、過去に収集した光学特性のデータを利用して、第一開口部２３の開口幅を調整することも可能である。
【００４８】
また、測定器４１は透過型に限られない。例えば、図９に示すように、反射型の光学式測定器６１であってもよい。
この測定器６１は、透過光量ではなく反射光量を測定するものである。そして、投光側光学系保持部材５２と出射側光学系保持部材５５とが一体となった光学系保持部材６２が、真空チャンバ２の不図示の孔に対向して配されている。
このように、反射型の光学式測定器６１により、薄膜形成装置６０においても、薄膜形成装置１と同様の効果が得られる。その一例を、図１０に示す。図１０は、この測定器６１を用いて、１層目の成膜を行った結果を示している。図１０において、成膜時の反射光量のグラフは、理想状態を示すグラフに対して、時間軸方向においてずれを生じている。しかしながら、成膜時の反射光量のグラフを時間軸方向にシフトさせると、理想状態を示すグラフとほぼ一致する。これは、最終的に、反射光量が、理想状態をとほぼ等しいことを意味している。よって、１層目には、理想状態に近い混合膜、即ち所望の屈折率を有する混合膜が作製されたことになる。このように、薄膜形成装置６０によっても、薄膜形成装置１と同様の作用・効果を奏することができる。
【００４９】
次に、第２の実施形態について図１１及び図１２を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態の異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成装置７０の回転保持具７１が、円筒型になっている点である。
【００５０】
回転軸１７は、回転保持具７１の中心軸線Ｃ上に設けられている。第一基板３及び第二基板１３は、不図示の第一ヤトイ及び第二ヤトイを介して、回転保持具７１の側面（外周面）に配置されている。第一スパッタリングターゲット５及び第二スパッタリングターゲット６は、回転保持具７１を挟んで対向するように配置されている。よって、両者は、中心軸線Ｃに対して対称となる位置に配置されていることになる。
防着板７２は、スパッタリングターゲットごとに配置されている。なお、測定器は反射型の光学式測定器６１である。
【００５１】
薄膜形成装置７０の使用方法は、第１の実施形態と同様である。
即ち、不図示の排気系により、高真空に排気する。その後、不図示のガス導入系より、Ａｒガス及びＯ２ガスを導入する。これらのガスは、各々仕切られた空間に、所定圧力になるまで導入する。続いて、不図示の直流電源から、直流電力が各スパッタリングターゲット５、６に印加される。直流電力の印加に伴って、各スパッタリングターゲット５、６から、ターゲット物質が、それぞれ飛散する。飛散した各々のターゲット物質は、第一開口部２３及び第二開口部２６に到達する。そして、それぞれの開口幅に応じた量のターゲット物質が、第一開口部２３及び第二開口部２６を通過する。それぞれの開口部を通過したターゲット物質は、第一基板３及び第二基板１３上に交互に堆積する。その結果、基板上に、単一膜あるいは混合膜が作製される。成膜の開始及び終了は、不図示の駆動機構を有するシャッター７３の開閉によって行われる。
【００５２】
この薄膜形成装置７０によれば、薄膜形成装置１と同様の作用・効果を奏することができる。
なお、図１１及び図１２では、回転軸１７が紙面の横方向となるように、回転保持具７１が配置されている。このような構成では、第一基板３は、紙面の縦方向に回転する。しかし、回転軸１７が紙面の縦方向となるように、回転保持具７１配置してもよい。この場合、第一基板は、紙面の横方向に回転する。また、スパッタリングターゲットの形状は、円形でも正方形、長方形でもよい。いずれの形状であっても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、回転保持具７１の形状は、円筒形でも、基板保持面に長方形を多面有する多角柱型でもよい。いずれの形状であっても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５３】
次に、第３の実施形態について図１３から図１７を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態の異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成装置８０の第二ヤトイ８１が、第一保持領域８１Ａ、第二保持領域８１Ｂ、及び第三保持領域８１Ｃを備えている点である。この第一保持領域８１Ａ、第二保持領域８１Ｂ、及び第三保持領域８１Ｃには、それぞれ第二基板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが保持される。
【００５４】
また、防着板８２には、防着板３１と同様に、３つの孔が形成されている。ただし、３つの孔のうち、２つの孔の形状が防着板３１の孔の形状と異なる。第一孔８２ａ及び第二孔８２ｂの形状は、図１４に示すように、円形の一部が覆われた形状になっている。また、第三孔８２ｃの形状は円形である。
第一孔８２ａは、第一スパッタリングターゲット５側から見たときに、第一保持領域８１Ａ及び第二保持領域８１Ｂのみが見える大きさを有している。また、第二孔８２ｂは、第二スパッタリングターゲット６側から見たときに、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃのみが見える大きさを有している。
なお、第三孔８２ｃは、本実施形態では使用しない。よって、第三孔８２ｃは、第三スパッタリングターゲット７側から見たときに、第一保持領域８１Ａ、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃのすべてが見える大きさを有している。
また、それぞれの孔は、保持領域と対向する位置に設けられている。
【００５５】
成膜が開始されると、第二ヤトイ８１は、第一位置１８と第二位置２０を、交互に通過する。そこで、まず、第二ヤトイ８１が、第一位置１８に到達したときについて説明する。
第一位置１８では、第二ヤトイ８１は、第一スパッタリングターゲット５上に位置する。このとき、第一スパッタリングターゲット５から飛散するターゲット物質（以下、単に、第一ターゲット物質とする。）は、第一孔８２ａを通過して、第二ヤトイ８１に到達する。ここで、第一保持領域８１Ａ及び第二保持領域８１Ｂは、いずれも、第一孔８２ａの孔の内側に位置する。そのため、第一ターゲット物質は、第一保持領域８１Ａ及び第二保持領域８１Ｂに到達する。よって、第二基板１３Ａ及び第二基板１３Ｂには、第一ターゲット物質が堆積していく。すなわち、第二基板１３Ａ及び第二基板１３Ｂでは、第一ターゲット物質による成膜が行われる。
一方、第三保持領域８１Ｃは、第一孔８２ａの孔の外側に位置する。そのため、第一ターゲット飛散する物質は、第三保持領域８１Ｃには到達しない。よって、第二基板１３Ｃには、第一ターゲット物質が堆積しない。すなわち、第二基板１３Ｃでは、第一ターゲット物質による成膜は行われない。
【００５６】
次に、第二ヤトイ８１が、第二位置２０に到達したときについて説明する。第二位置２０では、第二ヤトイ８１は、第二スパッタリングターゲット６上に位置する。このとき、第二スパッタリングターゲット６から飛散するターゲット物質（以下、単に第二ターゲット物質とする。）は、第二孔８２ｂを通過して、第二ヤトイ８１に到達する。ここで、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃは、いずれも、第二孔８２ｂの孔の内側に位置する。そのため、第二ターゲット物質は、第二保持領域８１Ｂ及び第三保持領域８１Ｃに到達する。よって、第二基板１３Ｂ及び第二基板１３Ｃには、第二ターゲット物質が堆積していく。すなわち、第二基板１３Ｂ及び第二基板１３Ｃでは、第二ターゲット物質による成膜が行われる。
一方、第一保持領域８１Ａは、第二孔８２ｂの孔の外側に位置する。そのため、第二ターゲット物質は、第一保持領域８１Ａには到達しない。よって、第二基板１３Ａには、第二ターゲット物質が堆積しない。すなわち、第二基板１３Ａでは、第二ターゲット物質による成膜は行われない。
【００５７】
以上のことから、第二基板１３Ａでは、第一ターゲット物質のみによる成膜が行われる。また、第二基板１３Ｂでは、第一ターゲット物質と第二ターゲット物質による成膜が行われる。また、第二基板１３Ｃでは、第二ターゲット物質のみによる成膜が行われる。
なお、第一ヤトイ１２は、第二保持領域８１Ｂと略同一円周上に配されている。そのため、第一基板３には、第一ターゲット物質と第二ターゲット物質による薄膜が作製される。すなわち、第一基板３には、第二基板１３Ｂと同じ薄膜が作製形成される。
【００５８】
本実施形態では、３つの測定器４１Ａ〜Ｃ（図１３では、便宜上、モノクロメータ５６Ａ〜Ｃのみが示されている。）が、第二基板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのそれぞれに対して、配置されている。そして、制御部４２は、各測定器４１Ａ〜Ｃからの電気信号を、光量データとして取り込む。そして、取り込んだ光量データに基づいて、第一可変機構２５の第一開口部２３における開口幅と、第二可変機構２７の第二開口部２６における開口幅を変化させる。
【００５９】
次に、薄膜形成装置８０による薄膜形成方法、及び作用・効果について説明する。
本実施形態では、第一基板３上に、多層膜を成膜している。ここで、第一基板３の屈折率と第二基板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの屈折率は１．５２であって、同一の屈折率となっている。この第一基板３上に、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との混合膜、或いはそれぞれの単層膜を積層する。より具体的には、多層膜は、高い屈折率を有する高屈折率膜と、高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜とからなり、合計１６層の薄膜で構成されている。
ここで、各層の屈折率は、相対的に高い屈折率（Ｈ）を２．１９、相対的に低い屈折率（Ｌ）を１．４６とする。
【００６０】
まず、第一の実施形態と同様に成膜準備を行う。続いて、各シャッター３０を同時に開けて、成膜を開始する。
ここでは、以下の表３に示す値を設定して成膜した。表３に示すように、第一基板３及び第二基板１３Ｂの奇数層目には、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の混合膜を、光学膜厚１（実際の膜厚で規格化した値）で成膜する。また、第一基板３及び第二基板１３Ｂの偶数層目には、ＳｉＯ２膜を、光学膜厚１で成膜する。また、第二基板１３Ａには、ＳｉＯ２膜のみを成膜する。また、第二基板１３Ｃには、Ｎｂ２Ｏ５膜のみを成膜する。なお、最外層の薄膜のみ、光学膜厚を０．５とした。
【００６１】
【表３】
【００６２】
この設定に従って、まず１層目の成膜を開始する。成膜が始まると、第一基板３と第二基板１３Ａ〜Ｃが、第一位置１８、第二位置２０及び第四位置２４を、順に通過する。そして、第二基板１３Ａ〜Ｃが第四位置２４を通過する際、測定器４１Ａ〜Ｃによる測定が行われる。測定器４１Ａ〜Ｃによる測定データは、制御部４２に送られる。制御部４２では、光量データの収集と光量蓄積データの算出が行なわれる。また、制御部４２では、光量蓄積データと理想状態を示すデータ（例えば、設計データ）との比較が行なわれる。
具体的には、ＳｉＯ２膜のみが作製される第二基板１３Ａについて、その光量変化を測定器４１Ｃで測定する。また、同時に、Ｎｂ２Ｏ５膜のみが作製される第二基板１３Ｃについて、その光量変化を測定器４１Ｃで測定する。ここで、１層目の成膜が終了した時で、第二基板１３Ｃの測定結果から、例えば、Ｎｂ２Ｏ５膜の膜厚が、所望の膜厚より厚く作製されていることが判明したとする。そして、その影響を受けて、混合膜の屈折率が、理想値の２．１９に対して２．２３と高くなっていたとする。
屈折率２．１９は、Ｎｂ２Ｏ５膜の２．３７とＳｉＯ２膜１．４６よりその比は、
Ｎｂ２Ｏ５膜：ＳｉＯ２膜＝８０．２％：１９．８％
となる。
この比が成膜する光学膜厚の１７９ｎｍのうち、それぞれの材料が占める比率である。
一方、屈折率２．２３となった場合、Ｎｂ２Ｏ５膜の２．３７とＳｉＯ２膜１．４６よりその比は、
Ｎｂ２Ｏ５膜：ＳｉＯ２膜＝８４．６％：１５．４％
となる。
これより、差分は８４．６％−８０．２％＝４．４％となる。
この場合、Ｎｂ２Ｏ５の到達量を、膜厚比分の４．４％だけ抑制しなくてはならない。そのために、２層目のＳｉＯ２膜の成膜が終了するまでの間に、第二開口部２６の開口幅を狭くする。そして、３層目以降の成膜を行う。
【００６３】
こうして、混合膜層をフィードバックした開口幅で成膜を行い、表４に示す条件を新たに設定して合計１６層の成膜を行った。
【００６４】
【表４】
【００６５】
ここで、第二基板１３Ｃの透過光量変化、即ちＮｂ２Ｏ５膜の透過光量変化を図１５に示す。図１５に示す状態は、第一基板３において、５層目までの成膜が終了した状態である。よって、第二基板１３Ｃには、第一基板３に成膜された多層膜のうちの１，３，５層目と同じ混合膜が作製されていることになる。一方、第一基板３に作製された多層膜の１〜５層目の混合膜と同じ成膜がされた第二基板１３Ａの透過光量変化、即ちＳｉＯ２の透過光量変化を図１６に示す。また、所望の特性に対して得られた分光特性を図１７に示す。
所望の特性（理想特性）に対して、成膜途中でフィードバック制御を行ったものは、５０％透過波長が６０６ｎｍで理想値と実測値とが同一に重なった。このことから、フィードバック制御によって良好な補正を行うことができ、所望の特性にきわめて近い特性を得ることができた。
【００６６】
この薄膜形成装置８０によれば、第一基板３に第一スパッタリングターゲット５と第二スパッタリングターゲット６を使った混合膜を成膜する場合でも、第二基板１３Ａには第一ターゲット物質のみで成膜させ、第二基板１３Ｃには第二ターゲット物質のみで成膜させることができる。
従って、第二基板１３Ａ、１３Ｃの透過光量をそれぞれ測定することによって、混合膜における各物質の成膜量を把握することができる。そして、その把握結果に基づいて、第一基板３に到達するターゲット物質の量を制御することができる。よって、屈折率の異なる二つ以上のターゲット物質を用いて薄膜を作製するにあたって、任意の屈折率を有する薄膜を容易に、かつ、精度良く作製することができる。
【００６７】
次に、第４の実施形態について図１８から図２０を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号をしている。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第４の実施形態では、第３の実施形態に係る薄膜形成装置８０を使用している。第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成方法が、第二基板１３Ｂについて１層毎に分光特性を測定し、特定の波長についての分光特性に基づいて、開口部の調整を行なっている点である。
【００６８】
本実施形態では、例えば、１層目の混合膜の屈折率を２．１９として、４層目まで成膜した。そして、４００ｎｍ〜８００ｎｍ波長範囲について、それぞれの層について測定器で測定を行なった。その測定した結果を、図１８に示す。
ここで、１層目の薄膜の透過率特性より、１層目の屈折率が２．２３であったとする。これは、所望の屈折率２．１９より高くなっている状態である。そこで、２層目以降の成膜に関しては、Ｎｂ２Ｏ５が基板に到達する量を調整する必要がある。すなわち、第二開口部２６の開口幅の調整を行う必要がある。
【００６９】
ここで、フィードバック制御による屈折率の修正方法は、例えば、以下のように行う。
Ｎｂ２Ｏ５単層膜の屈折率２．３７と、ＳｉＯ２単層膜の屈折率１．４６から、理想的な１層目の屈折率２．１９に対するウェイトは、以下のようになる。
（２．１９−１．４６）／（２．３７−１．４６）＝８０．２２％
これに対して、実際の屈折率２．２３に対するウェイトは、以下のようになる。
（２．２３−１．４６）／（２．３７−１．４６）＝８４．６２％
即ち、理想値に対して４．４０％増となる。
そこで、Ｎｂ２Ｏ５の比率を４．４０％下げる必要があることから、第二開口部２６の開口幅を各層４．４０％減少させた。
こうして新たに表５に示す設定にて３層目以降の成膜を行った。
【００７０】
【表５】
【００７１】
なお、こうして得られた分光透過率特性を図１９に示す。また、第３及び第４の実施形態に対する比較例を図２０に示す。図２０は、フィードバック制御を行わずに１６層の多層膜を形成させた場合の分光透過率特性である。
図１９からわかるように、成膜途中でフィードバック制御を行った場合、５０％透過波長が、６０６ｎｍのところで理想値と同一となっている。従って、この薄膜形成方法におけるフィードバック制御により、屈折率に関して良好な補正を行うことができたことがわかる。よって、この薄膜形成方法において、所望の分光透過率特性にきわめて近い特性を得ることができた。
一方、修正を行わなかった比較例では、分光透過率特性からわかるように、５０％透過波長が６０１．５ｎｍとなって短波長側に４．５ｎｍずれている。そのため、この多層膜を光が透過すると、理想状態とは異なる色みが、透過光に現れてしまう。すなわち、比較例の多層膜は、光学特性的に不十分な性能である。
【００７２】
次に、第５の実施形態について図２１から図２４を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第５の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成装置９０では、測定器９１を水晶式の測定器とした点である。
【００７３】
測定器９１を、図２１から図２３に示す。測定器９１は、センサー部９２、９３と、導通治具９５、９６と、測定器導通部９７とを備えている。センサー部９２、９３は、不図示の水晶振動子を有する。導通治具９５、９６は、回転保持具１６が１回転する間に、各センサー部９２、９３と１回、電気的にそれぞれ導通する。測定器導通部９７は、導通治具９５、９６を、真空チャンバ２内で支持する。
制御部９８は、センサー部９２、９３の水晶振動子の周波数変化を検出する。そして、制御部９８は、センサー部９２、９３に作製された個々の薄膜の膜厚を算出する。この算出にあたっては、膜厚の変化量から膜厚を算出することもできる。続いて、制御部９８は、この算出結果に基づいて、所望の膜厚からの乖離を算出する。そして、成膜量を規定している開口幅の調整を行なう。
【００７４】
本実施形態では、第二基板１３Ａ、１３Ｃの代わりに、センサー部９２、９３が用いられている。よって、センサー部９２、９３は、それぞれ、第一保持領域８１Ａ及び第三保持領域８１Ｃに配置されている。導通治具９５、９６は、配線９９、１００と接続されている。配線９９、１００は真空チャンバ２の外に引き出され、制御部９８に接続されている。なお、測定器導通部９７は、光学監視ポート５３と同様の位置に配置されている。
【００７５】
前述のように、第二ターゲット物質は、第一保持領域８１Ａには到達しない。よって、センサー部９２には、第二ターゲット物質は成膜されない。一方、第一ターゲット物質は第一孔８２ａを通過して、センサー部９２に到達する。よって、センサー部９２には、第一ターゲット物質のみが成膜される。
【００７６】
逆に、第一ターゲット物質は、第三保持領域８１Ｃには到達しない。よって、センサー部９３には、第一ターゲット物質は成膜されない。一方、第二ターゲット物質は第二孔８２ｂを通過して、センサー部９３に到達する。よって、センサー部９３には、第二ターゲット物質のみが成膜される。
【００７７】
次に、本実施形態に係る薄膜形成装置９０による薄膜形成方法、及び作用・効果について説明する。
本実施形態でも、第３の実施形態と同様に、成膜準備を行う。そして、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を決定する。続いて、各シャッター３０を同時に開けて、成膜を開始する。
本実施形態では、例えば、以下の表３に示す値を設定して成膜する。この多層膜では、第一基板３の奇数層目にＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の混合膜が作製され、偶数層目にはＳｉＯ２膜が作製されるようにした。また、センサー部９２にはＳｉＯ２膜のみが、センサー部９３にはＮｂ２Ｏ５膜のみが作製されるようにした。
【００７８】
まず１層目の成膜を開始する。
このとき、センサー部９２は、ＳｉＯ２のみで成膜が行われ、センサー部９３は、Ｎｂ２Ｏ５のみで成膜が行なわれる。そこで、センサー部９２とセンサー部９３のそれぞれの膜厚増加量を、測定器９１にて検出する。ここで、例えば、Ｎｂ２Ｏ５膜の膜厚が、所望の膜厚よりも厚く作製されていることが判明したとする。そして、その影響を受けて、混合膜の屈折率が、理想値の２．１９に対して２．２３と高くなっていたとする。この場合、Ｎｂ２Ｏ５の到達量を、膜厚比分の４．４％だけ抑制しなくてはならない。そのために、２層目のＳｉＯ２膜の成膜が終了するまでの間に、第二開口部２６の開口幅を狭くする。そして、３層目以降の成膜を行う。
【００７９】
こうして得られた分光特性を図２４に示す。
この薄膜形成装置９０及び薄膜形成方法によっても、上記第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
次に、第６の実施形態について図２５及び図２６を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号をしている。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第６の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成方法が、第一基板３上に多層膜を形成する際に、まず、最初に、第一基板３と同じ屈折率を有する混合膜を作製し、続いて、次層以降（多層膜）を成膜する点、及び、混合膜の作製にあたって、混合膜の透過光量が増加あるいは減少しないように、ターゲット物質の飛散量を変化ている点である。
【００８１】
本実施形態に係る方法にて成膜を行なう場合について説明する。本実施形態で作製するのは、ＩＲカットフィルタである。このＩＲカットフィルタは、第３の実施形態と同様の構成を有し、１６層の薄膜からなる。
まず、混合膜を基板上に作製する。この混合膜は、第一基板３と同じ屈折率１．５２を有する。成膜にあたっては、監視波長は６００ｎｍとする。
【００８２】
混合膜の作製にあたって、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を、例えば、それぞれ６０ｍｍ、１０ｍｍとした。成膜準備が完了したら、成膜を行う。
混合膜の作製後に、測定器によって第二基板１３Ｂの透過光量変化を計測する。ここで、上記１．５２の屈折率の混合膜が作製された場合には、透過光量は９１．８％になる。ところが、図２５に示すように、上記開口幅の場合には、屈折率１．５７の混合膜が得られた。
この結果をもとにフィードバック制御を行なった。すなわち、第二開口部２６の開口幅を、所定の幅に設定した。そして、設定した開口幅で、多層膜を作製した。ここでの開口幅の制御は、第３の実施形態と同様に、理想値と実測値との膜厚比を反映する制御とする。
【００８３】
こうして得られた多層膜の分光特性を図２６に示す。
図２６からわかるように、フィードバック制御を行った場合には、６０６ｎｍと４００ｎｍ〜５９０ｎｍの透過帯域で、５０％透過波長が理想値と同一になっている。すなわち、フィードバック制御により、屈折率に関して良好な補正を行うことができたことがわかる。このように、この薄膜形成方法において、所望の特性にきわめて近い特性を得ることができた。
【００８４】
この薄膜形成方法によれば、多層膜の１層目を成膜する前に、混合膜を形成している。この成膜した混合膜の屈折率が第一基板３の屈折率と同一であれば、測定器にて計測した透過光量又は反射光量が、上方向あるいは下方向に変化することがない。しかし、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅が、第一基板３と同一の屈折率を形成するのに不適切な開口幅であると、形成された屈折率が基板の屈折率と異なる。この場合、屈折率が、上方向あるいは下方向に変化する。この変化を生じさせないように、本実施形態では、開口幅に対してフィードバック制御を施している。すなわち、適切な開口幅を設定して混合膜を作製し、その後に、多層膜を形成する。このようにすることによって、所望の屈折率を有する混合膜、及びこの混合膜を含む多層膜を、屈折率に関して精度良く作製することができる。
なお、混合膜の膜厚及び屈折率は、第一基板３の屈折率に対して屈折率±０．２であるのが望ましい。更に、望ましくは±０．１５以内であればよい。この範囲内であれば、分光特性に悪影響を及ぼさない。
【００８５】
次に、第７の実施形態について図２７を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付している。また、これらの構成要素については、説明を省略する。
第７の実施形態と第６の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る薄膜形成方法が、第一基板３上に多層膜を形成する際に、最初に、２つの材料の略平均屈折率を有する混合膜を作製した後、高い屈折率を有する高屈折率膜と、該高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜を有する多層膜を作製する点、混合膜が、高屈折率膜及び低屈折率膜の間の屈折率を有する点、混合膜の透過光量を測定し、理想値と測定値との乖離を減らす方向にターゲット物質の到達量を変化させて、次層以降を成膜する点である。
【００８６】
本実施形態で製作するのは、第３の実施形態のＩＲカットフィルタに、別の薄膜を加えたフィルタである。本実施形態では、第１層目成膜前に、屈折率１．９２の混合膜を、光学的膜厚で２６２．５ｎｍで加えている。このフィルタにおいて、混合膜の１層目の屈折率の値は、第３の実施形態における高屈折率膜の屈折率と低屈折率膜の屈折率との平均の値となっている。具体的には、１．９２である。そして、２層目（多層膜の第１層目）以降を、第３の実施形態と同様の膜構成とする。
【００８７】
このような混合膜を成膜する方法について説明する。
まず、第６の実施形態と同様の方法によって、多層膜の１層目を成膜する前に、屈折率１．９２の混合膜を第一基板３上に形成した。この屈折率１．９２は、ＳｉＯ２膜の屈折率１．４６とＮｂ２Ｏ５膜の屈折率２．３７の平均の屈折率である。また、混合膜の作製に際しては、第一開口部２３及び第二開口部２６の開口幅を、例えば、それぞれ３６ｍｍ、７０ｍｍとした。
【００８８】
混合膜の作製後に、測定器によって、第二基板１３の透過光量変化を計測する。上記開口幅の場合には、屈折率１．９７の混合膜が得られた。
この結果をもとに、フィードバック制御を行なった。すなわち、第二開口部２６の開口幅を、所定の幅に設定した。そして、設定した開口幅で、多層膜を作製した。ここでの開口幅の制御は、第３の実施形態と同様に、理想値と実測値との膜厚比を反映する制御とする。
【００８９】
こうして得られた多層膜の分光特性を図２７に示す。
図２６からわかるように、フィードバック制御を行った場合には、６０６ｎｍと４００ｎｍ〜５９０ｎｍの透過帯域で、５０％透過波長が理想値と同一になっている。この結果から、フィードバック制御により、屈折率に関して良好な補正を行うことができできたことがわかる。このように、この薄膜形成方法において、所望の特性にきわめて近い特性を得ることができた。
【００９０】
この薄膜形成方法によれば、混合膜の屈折率を、１．９２としている。この屈折率は、ＳｉＯ２膜の屈折率１．４６とＮｂ２Ｏ５膜の屈折率２．３７との平均値である。そして、この混合膜を、最初に基板に作製した後、続いて、多層膜を作製している。このとき、多層膜の屈折率を、混合膜の成膜情報で補正するので、補正にあたっては、混合膜を構成するターゲット物質の平均の屈折率で補正することができる。従って、平均の屈折率からＳｉＯ２膜に近い屈折率側、平均の屈折率からＮｂ２Ｏ５膜に近い屈折率側に対してどちらとも等しい誤差要因で作成できる。このようなことから、第一基板３の屈折率が、平均の値よりＳｉＯ２膜の屈折率あるいはＮｂ２Ｏ５膜の屈折率どちらかに近い屈折率である場合、この第一基板３の屈折率（この場合はＮｂ２Ｏ５膜の屈折率に近い屈折率）に対して補正する場合に比べて、次層以降の屈折率における補正効果をより大きくすることができる。
【００９１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ターゲット物質は、金属、酸化物、フッ化物の何れのものでもよい。また、形状も円形に限らず、正方形、長方形であっても構わない。
【００９２】
さらに、スパッタリングを行う際に直流電圧を印加して行っているが、Ｓｉ、Ａｌ，Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＩＴＯあるいはその合金や混合物のスパッタリングターゲットの物質から酸化物膜を作製する場合には、直流電圧印加のみならず、高周波電圧を印加しても構わない。
また、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＦ２、或いはその混合物や化合物から、酸化物膜、フッ化物膜を作製する場合には、直流電圧ではなく高周波電圧を印加して行っても構わない。
【００９３】
また、第６、７の実施形態にて、第一基板と同じ屈折率の薄膜を成膜しているが、このときの光学特性に影響を及ぼさないための値としては、所望の特性にもよるが、基板の屈折率±０．１、より望ましくは基板の屈折率±０．０５、より好ましくは基板の屈折率±０．０２の範囲にあることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視における第１の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視における第１の実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置において第一可変機構及び第二可変機構を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置において防着板を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置による成膜時の１層目成膜時間とその間の透過光量変化に係る理想値と実際の計測値とを示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置によって得られた混合膜の反射率特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置を用いて本実施形態に係る形成方法による場合と従来の形成方法による場合による反射率特性の実測値と理想値との比較を示すグラフである。
【図９】図１のＢ−Ｂ線矢視に相当する方向から見た本発明の第２の実施形態に係る薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における薄膜形成装置による成膜時の１層目成膜時間とその間の反射光量変化に係る理想値と実際の計測値とを示すグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態における薄膜形成装置を示す側面方向の断面図である。
【図１２】図１１のＣ方向から見た図である。
【図１３】図１のＡ−Ａ線矢視に相当する方向から見た本発明の第３の実施形態に係る薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置において防着板を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置においてＮｂ２Ｏ５が成膜された第二基板の透過光量変化を示すグラフである。
【図１６】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置においてＳｉＯ２が成膜された第二基板の透過光量変化を示すグラフである。
【図１７】本発明の第３の実施形態における薄膜形成装置において成膜した混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図１８】本発明の第４の実施形態における薄膜形成方法においてＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との混合膜が成膜された第二基板の透過光量変化を示すグラフである。
【図１９】本発明の第４の実施形態における薄膜形成方法において成膜した混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図２０】本発明の第４の実施形態における薄膜形成方法による場合と従来例による場合とによって成膜された混合膜の分光特性の比較を示すグラフである。
【図２１】図１のＢ−Ｂ線矢視に相当する方向から見た本発明の第５の実施形態に係る薄膜形成装置を示す断面図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態における薄膜形成装置の基板配置を示す平面図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態における薄膜形成装置の基板配置を示す側面図である。
【図２４】本発明の第５の実施形態における薄膜形成方法によって成膜された混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図２５】本発明の第６の実施形態における薄膜形成方法による成膜時の混合膜を成膜する前に基板に１層成膜したときの透過光量の時間変化を示すグラフである。
【図２６】本発明の第６の実施形態における薄膜形成方法によって成膜された混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【図２７】本発明の第７の実施形態における薄膜形成方法によって成膜された混合膜の分光特性の実測値と理想値とを示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１、６０、７０、８０、９０ 薄膜形成装置
３ 第一基板
４ａ 第一保持部
４ｂ 第二保持部
４ｃ 第三保持部
５ 第一スパッタリングターゲット（第一ターゲット）
６ 第二スパッタリングターゲット（第二ターゲット）
１２ 第一ヤトイ（第一基板保持部）
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 第二基板
１５、８１ 第二ヤトイ（第二基板保持部）
１６、７１ 回転保持具（基板移動部）
１８ 第一位置
２０ 第二位置
２１ 第三位置
２２ 回転モータ（移動機構）
２３ 第一開口部
２５ 第一可変機構
２６ 第二開口部
２７ 第二可変機構
３１、７２、８２ 防着板（仕切り部）
３１ａ、８２ａ 第一孔
３１ｂ、８２ｂ 第二孔
４１、６１、９１ 測定器
４２、９８ 制御部
８１Ａ 第一保持領域
８１Ｂ 第二保持領域
８１Ｃ 第三保持領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ターゲットを保持する第一保持部と、
第二ターゲットを保持する第二保持部と、
第一基板が配される第一基板保持部と、
前記第一基板とは別の第二基板が配される第二基板保持部と、
前記第一基板保持部及び前記第二基板保持部が設けられ、前記第一保持部及び前記第二保持部と対向して配される基板移動部と、
該基板移動部を移動させる移動機構と、
前記基板移動部と前記第一保持部との間に配され、第一開口部を有する第一可変機構と、
前記基板移動部と前記第二保持部との間に配され、第二開口部を有する第二可変機構と、
該測定器の測定結果に基づき、前記第一開口部及び前記第二開口部の少なくとも一方の大きさを変化させる制御部とを備えていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
測定器が、前記第二基板保持部と対向可能に配されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記第二基板保持部が、第一、第二、及び第三保持領域を備え、
前記第一保持領域及び前記第二保持領域と対向する第一孔と、
前記第二保持領域及び前記第三保持領域と対向する第二孔とを有する仕切り部が配されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記測定器が、前記第一保持領域乃至前記第三保持領域と対向可能な位置に配されていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
第一基板と対向する位置に複数のターゲットを配置し、前記第一基板と同じ側に前記第一基板とは別の第二基板を配置してスパッタリングを行なって、薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記スパッタリングの際に、
前記複数のターゲットから、ターゲット物質を飛散させる工程と、
前記第二基板の光学特性を測定する工程と、
前記光学特性の変化に基づいて、前記第一基板に到達する前記ターゲット物質の量を変化させる工程とを備えていることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
前記光学特性の変化が、前記第二基板に成膜される薄膜の膜厚変化に基づくものであることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記光学特性が、光量或いは分光特性であることを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を作製した後に行われることを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の薄膜形成方法。
【請求項９】
前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を作製する中で行われることを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の薄膜形成方法。
【請求項１０】
前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板への成膜が終了した後に行われることを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の薄膜形成方法。
【請求項１１】
前記第一基板上に多層膜を形成する際に、
前記第一基板上に、前記第一基板と同じ屈折率を有する混合膜を作製する工程と、
該混合膜の作製工程の後に、前記多層膜を作製する工程とを備え、
前記混合膜の作製工程において、前記混合膜の透過光量又は反射光量が増加あるいは減少しないように、前記ターゲット物質の到達量を変化させることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。
【請求項１２】
前記第一基板上に、高い屈折率を有する高屈折率膜と、該高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜とを有する多層膜を作製する際に、
前記高屈折率膜と前記低屈折率膜の略平均の屈折率を有する混合膜を作製する工程と、
前記混合膜の透過光量又は反射光量を測定する工程と、
理想値と測定値との乖離を減らす方向に前記ターゲット物質の到達量を変化させて、次層以降を成膜する工程とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。
【請求項１３】
基板と、該基板に少なくとも二層以上の混合膜が積層された光学薄膜であって、
一層目の混合膜が、二種類の金属酸化物からなり、かつ、前記基板と略同一の屈折率を有し、
二層目の混合膜が、前記二種類の金属酸化物からなり、かつ、前記一層目の混合膜の屈折率とは異なる屈折率を有していることを特徴とする光学薄膜。
【請求項１】
第一ターゲットを保持する第一保持部と、
第二ターゲットを保持する第二保持部と、
第一基板が配される第一基板保持部と、
前記第一基板とは別の第二基板が配される第二基板保持部と、
前記第一基板保持部及び前記第二基板保持部が設けられ、前記第一保持部及び前記第二保持部と対向して配される基板移動部と、
該基板移動部を移動させる移動機構と、
前記基板移動部と前記第一保持部との間に配され、第一開口部を有する第一可変機構と、
前記基板移動部と前記第二保持部との間に配され、第二開口部を有する第二可変機構と、
該測定器の測定結果に基づき、前記第一開口部及び前記第二開口部の少なくとも一方の大きさを変化させる制御部とを備えていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
測定器が、前記第二基板保持部と対向可能に配されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記第二基板保持部が、第一、第二、及び第三保持領域を備え、
前記第一保持領域及び前記第二保持領域と対向する第一孔と、
前記第二保持領域及び前記第三保持領域と対向する第二孔とを有する仕切り部が配されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記測定器が、前記第一保持領域乃至前記第三保持領域と対向可能な位置に配されていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
第一基板と対向する位置に複数のターゲットを配置し、前記第一基板と同じ側に前記第一基板とは別の第二基板を配置してスパッタリングを行なって、薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記スパッタリングの際に、
前記複数のターゲットから、ターゲット物質を飛散させる工程と、
前記第二基板の光学特性を測定する工程と、
前記光学特性の変化に基づいて、前記第一基板に到達する前記ターゲット物質の量を変化させる工程とを備えていることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
前記光学特性の変化が、前記第二基板に成膜される薄膜の膜厚変化に基づくものであることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記光学特性が、光量或いは分光特性であることを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を作製した後に行われることを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の薄膜形成方法。
【請求項９】
前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板に一つの薄膜を作製する中で行われることを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の薄膜形成方法。
【請求項１０】
前記ターゲット物質の量を変化させる工程が、前記第一基板への成膜が終了した後に行われることを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の薄膜形成方法。
【請求項１１】
前記第一基板上に多層膜を形成する際に、
前記第一基板上に、前記第一基板と同じ屈折率を有する混合膜を作製する工程と、
該混合膜の作製工程の後に、前記多層膜を作製する工程とを備え、
前記混合膜の作製工程において、前記混合膜の透過光量又は反射光量が増加あるいは減少しないように、前記ターゲット物質の到達量を変化させることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。
【請求項１２】
前記第一基板上に、高い屈折率を有する高屈折率膜と、該高屈折率膜よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率膜とを有する多層膜を作製する際に、
前記高屈折率膜と前記低屈折率膜の略平均の屈折率を有する混合膜を作製する工程と、
前記混合膜の透過光量又は反射光量を測定する工程と、
理想値と測定値との乖離を減らす方向に前記ターゲット物質の到達量を変化させて、次層以降を成膜する工程とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。
【請求項１３】
基板と、該基板に少なくとも二層以上の混合膜が積層された光学薄膜であって、
一層目の混合膜が、二種類の金属酸化物からなり、かつ、前記基板と略同一の屈折率を有し、
二層目の混合膜が、前記二種類の金属酸化物からなり、かつ、前記一層目の混合膜の屈折率とは異なる屈折率を有していることを特徴とする光学薄膜。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００６−３３０４８５（Ｐ２００６−３３０４８５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５５８４６（Ｐ２００５−１５５８４６）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構、民間基盤技術試験研究業務委託、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構、民間基盤技術試験研究業務委託、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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