JP2001342563A

JP2001342563A - 光学薄膜の膜厚制御方法及び膜厚制御装置

Info

Publication number: JP2001342563A
Application number: JP2000162976A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 健二高橋
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光量による膜厚制御と、成膜時間
による膜厚制御とを的確に組み合わせて、極めて正確な
膜厚制御を行うことが可能な光学薄膜の膜厚制御装置を
提供する。【解決手段】本発明の光学薄膜の膜厚制御装置は、成
膜中の光学薄膜からの特定の光に対する反射光量若しく
は透過光量又はその両方を検出し電気信号に変換して、
測定する受光部７２，７９と、受光部７２，７９からの
電気信号を演算処理し、光量による膜厚制御及び成膜時
間による膜厚制御を行う演算処理部８５と、演算処理部
８５が膜厚制御するため参照するデータを保存する記憶
回路部８７と、前記演算処理部８５が膜厚制御するため
前記演算処理部８５からの指令に基づき成膜時間を計測
するタイマーカウンタ８８とを有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明ほ、光学薄膜を蒸着法
やイオンプレーティング法等の成膜方法で成膜する際の
膜厚制御方法及び膜厚制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板上に真空蒸着法等により、特定の屈
折率等の特性を得るため所定の膜厚を備えた光学薄膜を
成膜するためには、成膜中、基板又はモニター基板上の
光学薄膜へ光を照射し、当該光学薄膜からの反射光又は
透過光のうちフィルター等を通過した単色光を検知し
て、その光強度の時間的変化を電気信号に変換して測定
し、前記電気信号が極大値又は極小値（以下、「極値」
という。）に達したとき、成膜を終了する方法が一般に
知られている。

【０００３】前記光強度の時間的変化は２次曲線等の曲
線で近似できるため、電気信号に変換された光強度の曲
線を監視し、それが極値に達したとき成膜を終了すれ
ば、その光学薄膜の屈折率をｎ、その物理的膜厚をｄ、
前記単色光の波長をλとすると、その光学薄膜の光学杓
膜厚ｎｄは、λ／４の整数倍となるので、所望の屈折率
を有する光学薄膜を得ることができる。

【０００４】一方、上記極値で成膜を終了する膜厚制御
方法のみでは、成膜速度の急低下等の成膜異常を検出で
きない。この成膜異常に対応する成膜進行状況監視方法
が特開平４−１４１５８３号公報に記載されている。

【０００５】同号公報には、現時点から所定の時間幅だ
けさかのぼった時点以降の光強度の時間的変化を基礎と
する曲線近似による成膜進行状祝を監視する方法におい
て、前記時間幅として異なる複数の時間幅を設定し、そ
の複数の時間幅を基礎として複数の近似曲線を決定し、
その複数の曲線の極値を与える各時刻が許容値範囲外で
ある場合、成膜異常と判断し、ただちに成膜を停止する
ことにより成膜異常を回避して、課題を解決している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射光
若しくは透過光の強度変化に相当する光量変化を読み込
んで、極値を判定する従来の方法の場合、図１３に示す
ように、実際の膜厚に対応する光量変化の信号１２１に
対して実際に測定される信号１２２が膜厚制御過程で発
生するノイズ成分を含んでいるため、信号の変化量が小
さくなる極値付近では、光量変化の設定値Ｒｔで成膜を
終了させたときの膜厚ｎ２と、目標とした膜厚ｎ１とで
大きな差が生じる。

【０００７】また、前記特開平４−１４１５８３号公報
の成膜進行状況監視方法では、成膜異常を回避する方法
が開示され、さらに、成膜異常でないものに対しては極
値を過ぎて成膜されることを回避する方法も開示されて
いるが、前記ノイズを考慮していないため、正確な膜厚
制御ができない。

【０００８】また、同号公報では、反射光又は透過光の
いずれか一方のみの光量変化の極値を検出する方法のみ
が開示されており、その両方を検出する方法と比較し、
ＳＮ比が低く、膜厚制御の正確性が低下するという課題
もある。

【０００９】また、極値のみで成膜を終了している場合
は、λ／４の整数倍の膜厚のみしか得られない。しか
し、良好な光学特性を得ようとすると、その中間にある
任意の値の膜厚が、調整層として必要になる場合があ
る。

【００１０】従来技術では、このような場合に対応して
おらず、良好な光学特性が得られない場合があるという
課題もある。

【００１１】本発明は、前記従来技術の課題に鑑みてな
されたもので、光量による膜厚制御と、成膜時間による
膜厚制御とを的確に組み合わせて、極めて正確な膜厚制
御を行うことが可能な光学薄膜の膜厚制御方法及び膜厚
制御装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
成膜中の光学薄膜からの特定の波長の光に対する反射光
量若しくは透過光量、又はその両方を検出し電気信号に
変換して測定される光量による膜厚制御と、成膜時間に
よる膜厚制御とを組み合わせた光学薄膜の膜厚制御方法
であって、前記いずれかの光量が、その光量の測定時に
発生するノイズの影響を受けない範囲に設定された基準
値に到達するまでは、前記いずれかの光量による膜厚制
御を行い、前記基準値を経過後は、成膜時間による膜厚
制御に切り替え、前記いずれかの光量の設計値の所望の
膜厚に相当する時間に到達したき、成膜を終了する膜厚
制御を行うことを特徴とするものである。

【００１３】請求項１記載の発明において、空気と光学
薄膜の界面及び光学薄膜と当該光学薄膜の成膜される基
板との界面での光の振幅反射率をそれぞれｒ１，ｒ２と
し、特定波長をλとし、光学的膜厚をｎｄとすると、設
計上の反射光の光強度Ｒは、下記数１で表すことができ
る。

【００１４】

【数１】

【００１５】よって光学薄膜を一定の成膜厚速度で成膜
している場合の波長λの光の反射強度Ｒは、光学薄膜の
膜厚ｎｄに対して図１１のように変化する。

【００１６】即ち、極大値が（ｒ１＋ｒ２）^２、極小値
が（ｒ１−ｒ２）^２の正弦波関数となる。

【００１７】図１１から明らかなように、反射光の光強
度Ｒが極大値又は極小値になったとき、光学的膜厚ｎｄ
＝ｍλ／４（ｍ＝１，２，３‥）であるから、反射光を
光学薄膜成膜中に測定し、極値で停止させれば光学的膜
厚ｎｄをλ／４の整数倍の厚さに制御できる。

【００１８】反射光の光強度Ｒは反射光量に相当し、数
１に示すように、正弦波状に変化する。一般に、「光強
度」は「光量」ともいうので、以下「光量」という用語
を使用する。透過光量も同様に、位相は１８０度異なる
が正弦波状になる。数１の光量Ｒは計算により求めるこ
とができるので、以下、「設計光量」ともいう。

【００１９】数１において、光学的膜厚ｎｄは、成膜速
度が決まれば時間で置き換えることができる。光学薄膜
の成膜速度をλ／４πとすると、時間ｔにおける光量Ｒ
の計算値は、数１よりｎｄ＝λ／４π×ｔであるので、
下記数２のように表すことができる。

【００２０】

【数２】

【００２１】以下、このようにして求められた光量Ｒに
ついても、設計光量という。数２の光量Ｒの時間軸に対
する値は、図１２に示すようになる。

【００２２】図１１において、所望の膜厚を光量Ｒが極
大値を示す手前の値をｎｄ１、光量Ｒが極小値を示す手
前の値をｎｄ２とすると、それらのときの設計光量はそ
れぞれＲｐ１、Ｒｐ２となり、図１２において所望の膜
厚に対応する設計光量Ｒｐ１、Ｒｐ２を示す時刻は、そ
れぞれＴｐ１、Ｔｐ２となる。

【００２３】ノイズの影響を受けない範囲に設定された
光量の基準値を極大値に対してＲｍ１、極小値に対して
Ｒｍ２とすると、基準値Ｒｍ１、Ｒｍ２は極値付近のノ
イズの影響を受ける範囲外にあり、かつ、ノイズの最大
値（ＰＶ値）を考慮して、実際に測定される光量である
測定光量を検出して光量による膜厚制御を行う場合に
は、基準光量はＲｍ１、Ｒｍ２とその値から所定の値を
減算又は加算した値までの幅を持たせた範囲とする。こ
れは、測定がばらつくが、ノイズの影響けない範囲にそ
の値を収めるためである。

【００２４】以下、基準値Ｒｍ１、Ｒｍ２というとき
は、上記幅を持たせた基準値を意味するものとする。

【００２５】成膜が開始すると、光学薄膜が成膜される
にしたがい、測定光量は増加又は減少して行くので、基
準値Ｒｍ１又はＲｍ２までは光量による膜厚制御を行
い、基準値値Ｒｍ１又はＲｍ２に到達したとき成膜時間
による制御に切り換え、時刻がＴｐ１又はＴｐ２に到達
したとき成膜を終了する。

【００２６】このように膜厚を制御すると、所望の膜厚
ｎｄ１、ｎｄ２に極めて近く誤差のほとんどない膜厚の
光学薄膜が得られる。

【００２７】光量による膜厚制御においては、所定のタ
イミングで、そのときの測定光量と予め設定された基準
値Ｒｍ１又はＲｍ２と比較し、それらの値に到達してい
ないときは、成膜を継続させる膜厚制御を行う。

【００２８】成膜時間による膜厚制御においては、基準
値Ｒｍ１又はＲｍ２を示す時刻Ｔｍ１又はＴｍ２と予め
設計されている所望の膜厚に到達する時刻Ｔｐ１又はＴ
ｐ２までの時間を演算により求め、その時間を計測し、
時刻Ｔｐ１又はＴｐ２に到達したとき成膜を終了させる
膜厚制御を行なう。

【００２９】このように厚制御を行なえば、ノイズの影
響を排除することできる。尚、膜厚制御を極値となる時
刻Ｔｐで終了させる場合も、上記所望の膜厚の特定な値
を求めることになり、上記と同様膜厚制御ができる。

【００３０】また、設計光量については電気信号に変換
された反射光量若しくは透過光量又はその両方の値がそ
の数値は異なっても、前記数１及び数２で計算できるの
で、本発明を適用できる。また、測定光量については、
電気信号に変換された反射光量若しくは透過光量又はそ
の両方の検出が可能なので、本発明を適用できる。

【００３１】請求項２記載の発明は、成膜中の光学薄膜
からの特定の波長の光に対する反射光量若しくは透過光
量、又はその両方を検出し電気信号に変換して測定され
る光量による膜厚制御と、成膜時間による膜厚制御とを
組み合わせた光学薄膜の膜厚制御方法であって、前記い
ずれかの光量が、その光量の測定時に発生するノイズの
影響を受けない範囲に設定された基準値に到達するまで
は、前記いずれかの光量による膜厚制御を行い、前記基
準値を経過後は、成膜時間による膜厚制御に切り替え、
前記いずれかの光量の設計値の極大値又は極小値に相当
する時間に到達したとき、成膜を終了する膜厚制御を行
うことを特徴とするものである。

【００３２】請求項２記載の発明は、極値を検出して成
膜を終了する膜厚制御方法であり、本発明にも前記数１
及び数２を適用できる。

【００３３】正弦波状に変化する光量の極値を検出して
成膜を終了させる方法では、極値付近は光量変化量が小
さく、ノイズの影響を受け易いので正確な膜厚制御がで
きない。

【００３４】そこで、成膜を開始してから、検出し電気
信号に変換して測定した光量を監視し、測定光量が極値
に到達する手前であって、ノイズの影響を受けない設定
された基準値に前記測定光量が到達するまでは測定光量
による膜厚制御を行い、前記測定光量が基準値に到達し
た後は、成膜速度から換算された成膜時間による膜厚制
御にに切り替え、基準値に到達した時刻から、前記数２
により求められる設計値の極値を示す時刻までの時間を
演算し、演算によって求められた極値に相当する時間に
到達したとき成膜を終了させる制御を行えば所望の光学
膜厚を得ることができる。この場合、ノイズの影響を受
けずに膜厚制御を行えるので、正確な膜厚制御が可能と
なる。

【００３５】尚、基準値に到達した後、成膜速度が変化
した場合、極値に到達す時間に誤差が生ずる場合がある
が、基準値までは成膜速度に対応した光量による膜厚制
御を行っており、基準値から極値に到達するまでの時間
は小さいことから、ノイズによる誤差と比較しその誤差
は無視できるほど小さい。

【００３６】また、この膜厚制御方法は、反射光量若し
くは透過光量又はその両方を判定したときも、各光量は
前記の如く正弦波状に変化するので、いずれの場合にも
適用できる。

【００３７】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の膜厚制御方法において、前記成膜時間による膜厚制
御が、成膜時間に対する膜厚の大きさを学習して、その
経験値に基づいて成膜時間を決定することを特徴とする
ものである。

【００３８】前記成膜時間による膜厚制御では、基準値
に到達してから設計上の極値に到達する時刻までを演算
し、その時間を計測して、極値を示す時刻に到達する時
刻に成膜を終了して膜厚制御を行っていた。

【００３９】前記極値に到達するまでの時間は計算値と
して算出されるものであり、その間は成膜速度が一定で
あことを前提としている。

【００４０】また、成膜速度が変化しても、成膜時間に
よる膜厚制御時間は短いことから、その誤差は小さく、
従来の光量のみによる膜厚制御による誤差に比ベれは無
視できるほど小さいが誤差が生ずることには変わりがな
い。

【００４１】そこで、本発明では、請求項１又は２記載
の方法で膜厚制御を繰り返し、成膜時間による膜厚制御
の間における実際の成膜速度のデータを取出し、その成
膜速度の内、最も確率の高い成膜速度を本発明の成膜装
置に学習させ、その経験値により、前記計算による補正
をかけ、膜厚を制御する。このようにして、成膜時間に
よる制御を行なえば高精度な膜厚制御が可能となる。

【００４２】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の光学薄膜の膜厚制御方法におい
て、前記基準値を、所望の光学的膜厚と前記特定波長を
含む成膜条件を入力し演算することにより求められた時
間軸に対する前記いずれかの光量の設計値の極大値又は
極小値を示す時刻より前の時刻における第１のサンプリ
ング時の光量の設計値と、前記第１のサンプリグ時から
単位時間だけ前記極大値又は極小値を示す時刻に近い第
２のサンプリグ時の光量の設計値の前記単位時間におけ
る光量変化量が、前記いずれかの光量を検出し電気信号
に変換する光量測定系について実測したノイズの最大値
の２倍の値より大きくなる前記第２のサンプリング時の
光量の設計値とその値から、前記ノイズの最大値を、極
大値を検出して所望の膜厚を得る場合その設計値から減
算して得た値と、極小値を検出して所望の膜厚を得る場
合その設計値に加算して得た値までの間となる値の範囲
内に設定することを特徴とするもものである。

【００４３】この発明においては、成膜前に光量測定時
に発生するノイズを計測してそのＰＶ値を求めるととも
に、前記数２により時間軸に対する設計光量を求め、そ
の設計光量の単位時間の間隔ごとのサンプリングによる
光量変化量を求める。光量変化量は極値の中間で最大と
なり、時刻が極値に近づくに従い小さくなるので、その
光量変化量と前記ノイズのＰＶ値の２倍の値とを比較
し、ノイズのＰＶ値の２倍の値より大きな光量変化量を
示すときの設計光量から、極大値を検出する場合は、そ
の設計値からノイズのＰＶ値を減算し、極小値を検出す
る場合は、その設計値に加算した範囲内にある測定光量
を基準値として設定する。

【００４４】上述したサンプリングとは、成膜を開始し
てから、成膜が終了するまでの期間に単位時間ごとにそ
の時刻における設計光量と測定光量を算出及び測定し、
成膜の進行状祝を監視する作用をいう。

【００４５】ここに、単位時間とは、ある時刻における
サンプリングと次の時刻におけるサンプリグの間の時間
間隔をいう。

【００４６】光量による膜厚制御では、例えば、極大値
を検出する場合は、サンプリングごとの測定光量を測定
し、測定光量が増加から減少に転ずる時刻が求める極大
値となる。したがって、前記単位時間は短ければ短いほ
どよいことになる。極小値を求める場合も同様である．

【００４７】しかし、ノイズの影響を考慮すると、前記
単位時間が短すぎる場合、その時間における光量変化量
がノイズにより識別できなくなることがある。即ち、単
位時間を短くするに伴い、単位時間当たりの光量変化量
が小さくなり、ノイズの値より小さくなる結果、光量変
化量が識別できなくなる。

【００４８】光量変化量が識別できないと極値の検出が
できなくなり、光量による膜厚制御ができなくなる。

【００４９】本発明においても、上記状況を考慮し、単
位時間を、光量による制御の精度の許容値の範囲で適正
値に設定する。単位時間を設定すれば、基準値は設計光
量を基準として次のように設定できる。

【００５０】即ち、極大値を検出して膜厚制御を行う場
合、第１のサンプリング時の設計光量と単位時間経過後
の第２のサンプリング時の測定光量の差分である光量変
化量は、第１のサンプリング時における測定光量がノイ
ズにより最大値をとり、第２のサンプリグ時における測
定光量が最小値になるとき最もノイズの影響を受ける。

【００５１】第１のサンプリング時の測定光量の最大値
は、その時刻における設計光量にノイズのＰＶ値が加算
された値である。

【００５２】また、第２のサンプリング時における測定
光量の最小値は、その時刻における設計光量からノイズ
のＰＶ値を減算した値である。この時、測定光量は設計
光量に対し最大誤差となる。

【００５３】従って、単位時間隔てた第１と第２のサン
プリング時における設計光量の差分となる光量変化量が
ノイズのＰＶ値の２倍の値より大きければ、その光量変
化量はノイズの影響を受けずに検出できることになる。

【００５４】一方、光量による膜厚制御を行っている場
合は、常に測定光量を検出しているので、ノイズの影響
を受けないことが判明している第２のサンプリング時の
測定光量の最小値、即ち、その時刻の設計光量値からノ
イズのＰＶ値を減算した値を基準値として設定すれば、
ノイズの影響を受けない範囲に基準値を設定することが
できる。なぜならば、第１のサンプリング時の測定光量
の値が設計値から最大の誤差となる最大値を示しても、
基準値より小さいので、膜厚制御装置が誤認識すること
がないからである。

【００５５】しかし、実隙の実測した結果では、第１の
サンプリング時と、第２のサンプリング時とで共にその
測定光量が設計値に対し最大誤差を示す場合はほとんど
ない。それに加えて、測定光量の単位時間の光量変化量
が最小となる方向に最大誤差が発生する確率はさらに低
くなる。

【００５６】従って、ノイズによる誤差の方向が平均さ
れてゼロとなる第２のサンプリング時の光量の設計値と
その値から、最大誤差を生ずるその設計値とその値から
ノイズのＰＶ値を減算した値までの間となる範囲内に基
準値を設定することにより、ノイズの影響を除去でき、
かつ、ノイズの挙動に対応した適正な値とすることがで
きる。

【００５７】同様な手順で、極小値を検出して膜厚制御
する場合は、設計光量の単位時間当たりの光量変化量が
ノイズのＰＶ値の２倍の値より大きくなる第２のサンプ
リング時における設計光量にノイズのＰＶ値を加算した
値の範囲内に基準値を設定すれば、その基準値は、ノイ
ズの影響を受けない。なぜならば、第１の測定光量の値
が設計値から最大の誤差となる最小値を示しても、基準
値より大きいので膜厚制御装置が誤認識することがない
からである。

【００５８】しかし、極小値を検出する場合も、極大値
を検出する場合と同様、単位時間の光量変化量が最小と
なる方向に最大誤差が発生する確率は極めて低い。した
がって、第２のサンプリング時の光量の設計値とその値
から、最大誤差を生じる、その設計値にノイズのＰＶ値
を加算した値の間となる範囲内の基準値を設定すれば、
ノイズの影響を除去でき、かつ、ノイズの挙動に対応し
た適性な値とすることができる。

【００５９】このようにして求められた基準値は、ノイ
ズによる最大誤差をも考慮しているので、ノイズの影響
を完全に除去でき、正確な膜厚制御が可能となる。

【００６０】請求項５記載の発明は、請求項４記載の光
学薄膜の膜厚制御方法において、前記基準値を、前記サ
ンプリングの単位時間の範囲内で、前記ノイズの最大値
の値より大きく、かつ、前記ノイズの最大値の２倍の値
に最も近い前記光量変化量となる前記第２のサンプリン
グ時の光量の設計値とその値から、前記ノイズの最大値
を、極大値を検出して所望の膜厚を得る場合はその設計
値から減算し、極小値を検出して所望の膜厚を得る場合
はその設計値に加算して得た値までの間となる値の範囲
内に設定することを特徴とするものである。

【００６１】この発明において、前記単位時間を所望の
測定光量精度の許容値の中での最大値に設定すると、光
量変化量検出に与えるノイズによる影響を最小とするこ
とができるので、基準値を示す時刻を設計光量の極値を
示す時刻に近づけることができる。

【００６２】かつ、前記基準値を、設計値の光量変化量
がノイズの最大値の２倍の値に最も近くなるように設定
することより、基準値を示す時刻を設計光量の極値を示
す時刻に近づけることができる。従って、成膜時間で制
御する時間を最も短くすることができ、前記成膜速度の
変化に起因する膜厚の誤差を最小限に抑えることが可能
となり、さらに正確な膜厚制御が可能となる。

【００６３】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の光学薄膜の膜厚制御方法におい
て、前記光量による膜厚制御が、前記反射光量と前記透
過光量との差分の光量による膜厚制御であることを特徴
とするものである。

【００６４】この発明においては、反射光量が極大値の
とき、透過光量は極小値となるので、その差分の光量は
反射光量又は透過光量のいずれか一方の場合と比較し、
大きくくなる。一方、ノイズはランダムに発生している
ので、その差分を取っても光量のように大きくならな
い。従って、光量に比較しノイズの大きさが相対的に小
さくなるので、ノイズの影響を受ける光景の範囲は相対
的に狭くなり、基準値を極値に近い値に設定できる。

【００６５】これにより、成膜速度の変化の影響を受け
る成膜時間による制御の時間が短くなり、誤差を少なく
して、膜厚制御を正確に行うことが可能となる。

【００６６】請求項７記載の発明は、成膜中の光学薄膜
からの特定の波長の光に対する反射光量と透過光量の両
方を検出し電気信号に変換されたそれぞれの光量の測定
値の差分を演算し、その差分の値が極大値又は極小値に
至った時点で成膜を終了することを特徴とする光学薄膜
の膜厚制御方法。

【００６７】この発明においてほ、請求項６記載の発明
について説明したように、反射光量と透過光量との差分
の光量を信号として測定し、その信号に対するノイズの
大きさが相対的に小さくなっているので、差分の光量の
極値を検出する従来の膜厚制御を成膜の全過程で行って
も、ノイズの影響を少なくすることができ、正確な膜厚
制御をすることができる。

【００６８】請求項８記載の発明の光学薄膜の膜厚制御
装置は、成膜中の光学薄膜からの特定の光に対する反射
光量若しくは透過光量又はその両方を検出し電気信号に
変換して、測定する受光手段と、受光手段からの電気信
号を演算処理し、光量による膜厚制御及び成膜時間によ
る膜厚制御を行う演算処理手段と、前記演算処理手段が
膜厚制御するため参照するデータを保存する記憶手段
と、前記演算処理手段が膜厚制御するため前記演算処理
手段からの指令に基づき成膜時間を計測する計測手段と
を有していることを特徴とするものである。

【００６９】この発明においては、光量による膜厚制御
を行なう演算処理手段と、演算処理手段からの指令に基
づき成膜時間を計測する計測手段とを具備しているた
め、ノイズの影響を受けない範囲での光量による膜厚制
御とノイズの影響を受ける範囲での成膜時間による膜厚
制御を可能にして、ノイズによる膜厚の誤差を少なく
し、高精度な膜厚制御が可能な膜厚制御装置が提供され
る。

【００７０】また、前記演算処理手段が膜厚制御するた
め参照するデータを記憶する記憶手段を有しているた
め、成膜時間による膜厚制御を試験的に複数回行なうこ
とにより、成膜制御時間における成膜速度の最も確率の
大きい成膜速度を保存し、成膜時間の計算値に対して演
算処理手段で補正をかけることにより、成膜時間による
膜厚制御もより高精度ものとすることができる。

【００７１】請求項９記載の発明の光学薄膜の膜厚制御
装置は、成膜中の光学薄膜からの特定の光に対する反射
光量若しくは透過光量又はその両方を同時検出し電気信
号に変換して、測定する受光手段と、前記電気信号に変
換された反射光量と透過光量の差分の光量を演算し、前
記差分の光量に基づいて膜厚を制御する演算処理手段
と、前記演算処理手段が膜厚制御するため参照するデー
タを保存する記憶手段とを有していることを特徴とする
ものである。

【００７２】この発明においては、前記受光手段により
成膜中の光学薄膜からの特定の光に対する反射光量及び
透過光量の両方を同時に検出し電気信号に変換して測定
し、演算処理手段が前記電気信に変換された反射光量と
透過光量の差分の値を演算し、前記差分の光量に基づい
て膜厚を制御する。

【００７３】前記差分の光量は、反射光量又は透過光量
単独の値に対し約２倍の大きさとなり、一方、ノイズの
大きさは、差分を演算しても前記単独の光量測定の場合
の１．４倍程度にしかならないので、前記差分の光量と
ノイズの大きさとに関するＳ／Ｎ比が大幅に改善され、
従って、ノイズの影響を受けない基準値までは光量によ
る膜制御厚を行い、基準値を経過後、所望の膜厚まで成
膜時間による膜厚制御を行う膜厚制御方法ばかりでな
く、全成膜工程を光量による膜厚御御を行なう膜厚制御
方法を採用する場合においても、高精度な光学薄膜を得
ることができる膜厚制御装置が提供される。

【００７４】

【発明の実施の形態】(実施の形態１)本発明の実施の形
態１を、図１、図２乃至図８を参照して説明する。

【００７５】図１は、本実施の形態１の成膜装置及び膜
厚制御装置を示す全体構成図であり、図２は、本実施の
形態１の反射光量及びノイズの時間との関係からサンプ
リング時点を決定する状態を示す説明図であり、図３は
本実施の形態１のサンプリング時点ごとの光量変化から
基準値を設定する場合の説明図であり、図４は光量の最
大値を検出して基準値を設定する場合の説明図であり、
図５は実施の形態１における実施例１−１の設計光量と
時間軸の関係を示す説明図であり、図６は実施の形態１
における実施例１−１の設計光量の極小値付近の拡大説
明図であり、図７は実施の形態１における実施例１−２
の設計光量と時間軸の関係を示す説明図であり、図８は
実施の形態１における実施例１−２の設計光量の極大値
付近の拡大説明図である。

【００７６】本実施の形態１において、光学薄膜のモニ
タ基板７４及びガラス基板７６への成膜を真空蒸着で行
った例を図１を参照して以下に説明する。

【００７７】図１に示す成膜装置の真空槽８０内に、る
つぼからなる蒸着源７８、この蒸着源７８に取り付けら
れたシャッタ７７、基板ホルダー７５及び基板ホルダー
７５に取り付けられたレンズ用ガラス基板７６、モニタ
基板７４が各々配置されている。

【００７８】これらのうち、基板ホルダー７５は、中空
の円錐台形状であり、図示しない支持装置により真空槽
８０に取り付けられ、その側面に設けた円形の孔にガラ
ス基板７６が取り付けられている。

【００７９】また、前記モニタ基板７４は、図示しない
支持部材によって基板ホルダー７５の上方に支持されて
いる。

【００８０】真空槽８０の上方には、投光部７１が設け
られ、投光部７１からの光９０及びモニタ基板７４上の
光学薄膜からの反射光９１を透過させる窓８１が真空槽
８０の上面に設けられている。

【００８１】また、真空槽８０の上方であって、反射光
９１を受ける位置に受光手段を構成する受光部７２が設
けられている。この受光部７２の前段には、反射光９１
を特定の波長の光、即ち単色光に変えるフィルタ７３が
配置されている。

【００８２】前記真空槽８０の下方で、モニタ基板７４
上の光学薄膜を透過した透過光９２を受ける位置に受光
手段を構成する受光部７９が設けられ、受光部７９の前
段には、透過光９２から単色光を取り出すフィルタ８３
が配置されている。

【００８３】前記真空槽８０の下面には、透過光９２を
透過させる窓８２が設けれれている。前記受光部７２及
び受光部７９は、それぞれ反射光９１及び透過光９２の
光量を電気信号に変換し、その信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器８４に接続されている。

【００８４】Ａ／Ｄ変換器８４は、演算処理手段である
演算処理部８５に接続され、この演算処理部８５は膜厚
制御に必要な演算処理、指令の発信等の機能を有し、コ
ンピュータ装置を用いて構成されている。

【００８５】前記演算処理部８５に記憶手段である記憶
回路部８７を接続している。この記憶回路部８７には、
前記演算処理部８５が膜厚制御を行うための演算処理等
を行う際に参照するデータが保存されている。

【００８６】さらに、前記演算処理部８５に、蒸着源７
８の制御を行う蒸着制御部８６と、成膜時間を計測する
計測手段であるタイマーカウンタ８８を接続している。
即ち、蒸着制御部８６は、前記シャッタ７７の図示せぬ
駆動装置に接続され、演算処理部８５の指令により、シ
ャッタ７７の開閉のための信号を出力する。

【００８７】前記タイマーカウンタ８８は、膜厚の成膜
時間による制御を行う際に成膜時間をカウント（計測）
する機能を有している。

【００８８】次に、以上の構成による成膜装置及び膜厚
制御装置を使用した光学薄膜の成膜方法及び膜厚制御方
法を説明する。

【００８９】光学薄膜の成膜動作を開始するために、演
算処理部８５からの指令に基づき蒸着制御部８６は図示
せぬシャッタ７７の駆動装置に開信号を送り、これによ
り、シャッタ７７が開けられ、ガラス基板７６に対する
成膜が開始される。同じ成膜がモニタ基板７４上にも開
始される。

【００９０】そして、真空槽８０の上面に設けられた窓
８１を通して投光部７１から導入された光９０は、モニ
タ基板７４に到達し、ガラス基板７６とともにモニタ基
板７４に成膜されつつある光学薄膜により反射される反
射光９１と、その光学薄膜を透過する透過光９２とに分
かれる。

【００９１】反射光９１は、真空槽８０の上面に設けら
れた窓８１を通過し、フィルタ７３を経て単色光とな
り、受光部７２に達する。

【００９２】一方、透過光９２は、基板ホルダー７５の
中空部を通過し、真空槽８０の下面に設けられた窓８２
も通過してフィルタ８３を経て単色光となり、受光部７
９に達する。

【００９３】ここで前記各単色光は、受光部７２、受光
部７９において各々光量を示す電気信号に変換され、Ａ
／Ｄ変換器８４にてデジタルデータに変換され演算処理
部８５に送られる。

【００９４】前記演算処理部８５は、所定の単位時間ご
とのサンプリングにより、サンプリグ時刻ごとにＡ／Ｄ
変換器８４より送られてくるる測定光量と、記憶回路部
８７に保存されている基準値との大きさを比較し、測定
光量が基準値に到達するまでは成膜を継続させる光量に
よる膜厚制御を行い、測定光量が基準値に到達したとき
は、その時刻と記憶回路部８７に保存されている設計光
量の極値に到達する時刻との差を演算し、タイマーカウ
ンタ８８に指令を出し、タイマーカウンタ８８は時間を
計測し、設計光量の極値に到達したとき、所定の信号を
演算処理部８５に送る。

【００９５】演算処理部８５は、蒸着制御部８６に成膜
終了の指令を出し、指令を受けた蒸着制御部８６はシャ
ッタ７７の図示しない駆動装置に閉信号を送り、これに
より、シャッタ７７が閉じて光学薄膜の成膜が終了す
る。

【００９６】次に、上記のような成膜装置を使用し、光
学薄膜の成膜を行う場合の膜厚制御方法を、反射光量が
極小値になるまで成膜する場合を例にとり、図１、図２
乃至図６を参照して説明する。

【００９７】成膜条件として、監視（特定）波長をλ、
基板反射率をｒｋ、蒸着物質の反射率をｒｊ、成膜レー
トをλ／４πとし、光学薄膜の成膜の設計値をコンピュ
ータソフトによる演算により求める。

【００９８】時間ｔにおける光量（例えば反射光量）Ｒ
の計算値は、前記数２により計算され、その設計光量は
図２に示す曲線３１で示され、サンプリグ時の設計光量
が演算により求められる。

【００９９】光量Ｒをサンプリングする時刻をＴ１、Ｔ
２、・・・Ｔｍとし、成膜を終了させる反射光量Ｒｐ＝
（ｒｋ−ｒｊ）^２で示される設計光量に対応する時刻を
Ｔｐとする。

【０１００】次に、実際に成膜時に電気信号に変換され
た光量を測定すると、図２の曲線３１の上にノイズが重
なるため、模式的に表すと図２の曲線３２のようにな
る。

【０１０１】設計光量では、サンプリング時刻Ｔｐのと
き、光量は極小値Ｒｐとなり、設計上、時刻Ｔｐの時、
成膜が終了することになっている。

【０１０２】しかし、極小値に近い部分では、サンプリ
ングごとの前記数２で表される設計光量を示す曲線３１
の変化量（光量の変化量）が小さく、かつ、測定光量で
はノイズを含むので、サンプリングの時刻Ｔｐの１つ手
前のサンプリング時刻Ｔｐ−１で反射光量ｒｐ−１が前
記極小値Ｒｐより小さい値を示し、演算処理部８５が誤
った認識をし、蒸着制御部８６がそれに基づき誤作動し
て、時刻Ｔｐではなく、時刻Ｔｐ−１で光学薄膜の成膜
が終了してしまう場合がある。

【０１０３】図２に示すＡ点とＢ点がそれぞれ設計光量
の極小値Ｒｐと反射光量ｒｐ−１を示す。

【０１０４】ここで極小値Ｒｐを示すサンプリングの時
刻Ｔｐから離れたサンプリングの時刻Ｔｍでの測定光量
ｒｍは、図２の点Ｃで示され、サンプリング時刻Ｔｍの
一つ手前のサンプリング時刻Ｔｍ−１の点Ｄで示される
測定光量ｒｍ−１と比較すると、測定光量ｒｍ−１の方
が明らかに測定光量ｒｍより大きく、ノイズがあって
も、サンプリング時刻Ｔｍとサンプリング時刻Ｔｍ−１
との間には測定光量の情報がなく前記誤作動は起こり得
ない。

【０１０５】従って、点Ｃで示される測定光量ｒｍを基
準値として設定すれば、上記の如く誤作動がない反射光
量Ｒを、基準値として設定することになり、ノイズの影
響により成膜を終了させるサンプリング点が変わる可能
性がなくなる。

【０１０６】即ち、時刻Ｔｍまで、測定光量による光学
薄膜の膜厚制御を実施し、時刻Ｔｍと時刻Ｔｐ間はカウ
ンタ８６を使用した成膜時間による光学薄膜の膜厚制御
を行えば、ノイズの影響を受けずに、成膜を終了させる
ことができる。

【０１０７】しかし、時刻Ｔｍと時刻Ｔｐとの間の成膜
時間による制御において、この間は僅かであるので成膜
速度の変化に基づく誤差は小さいが、誤差があることに
変わりがない。例えば、成膜装置内の真空蒸着の雰囲気
や投入電力のばらつきにより成膜速度が変化することが
ある。この変化は真空蒸着条件が決まれば規則的に生じ
ることが多い。

【０１０８】従って、前記モニタ基板７４に加え、さら
に図示しない別のモニタ基板を設け、光量制御の間はシ
ャッタ７７を開いて別のモニタ基板に成膜させる。

【０１０９】この操作を複数回繰り返し、別のモニタ基
板上に成膜された複数の光学薄膜の膜厚を測定し、その
データを演算処理部８５に入力し、更に記憶回路部８７
に記憶した上、演算処理部８５で最も確率の高い成膜速
度を複数の膜厚のデータから割り出し、その結果で記憶
回路部８７に記憶されている成膜速度の計算値を補正す
る。

【０１１０】次に成膜する際は、成膜時間による膜厚制
御には、前記補正された成膜速度によって成膜時間を計
算し、成膜時間が終了するとき成膜を終了させる。即
ち、膜厚制御装置に成膜時間に対する膜厚を学習させ、
その経験値によって成膜時間を決定させる。このよう
に、成膜時間を決定させることにより、更に高精度な膜
厚制御が可能となる。

【０１１１】一般に、成膜条件、所望の光学的膜厚等と
ノイズの値が判明している場合、前記数２により設計光
量を計算し、極値付近を避けて、基準値を経験的に決定
することができる。

【０１１２】次に、成膜条件等が異なり、経験値によら
ず正確に基準値を設定する具体的方法を前記と同じ成膜
条件で、図１、図３、図４を参照して説明する。

【０１１３】基準値を設定するために、先ず、ノイズを
光量測定系について測定する。光量測定系のノイズと
は、前記投光部７１より投光された光がモニタ基板７４
の光学薄膜で反射され、若しくは光学薄膜を透過して、
前記受光部７２又は受光部７９で受光され、Ａ／Ｄ変換
器８４で電気信号に変換される過程で発生するすべての
機械的、光学的及び電気的ノイズのＰＶ値（最大値）を
いう。

【０１１４】例えば、前記投光部７１、受光部７２又は
受光部７９の光学的ノイズ、真空蒸着装置における振動
等に起因する機械的ノイズ、受光部７２又は受光部７９
及びＡ／Ｄ変換器８４で発生する電気的ノイズ等であ
る。

【０１１５】ノイズのＰＶ値は、図１に示す成膜装置
で、シャッタ７７を開けないようにする等して、蒸着物
質が蒸著されないようにして通常の成膜と同じ反射光
量、若しくは透過光量の測定を実施することで判定で
き、このノイズのＰＶ値に符号Ｎｐｖを付して以下の説
明を行う。

【０１１６】次に、光量の極小値を検出して膜厚を制御
する場合の基準値の設定方法を図３に基づき説明する。

【０１１７】図３に時間軸に対する設計光量（設計値）
を示す曲線及び設計光量の信号にノイズが加わった測定
光量の曲線を摸式的に示す。前記数２により、設計光量
は図３の実線で表示した曲線４７で示される。

【０１１８】設計光量にノイズのＰＶ値Ｎｐｖの値を光
量を示す縦軸方向に加えることにより、測定光量が取り
得る可能性のある値の上限値と下限値が決まる。以下、
「測定光量が取り得る可能性のある値の上限値」を「測
定光量上限値」、「測定光量が取り得る可能性のある値
の下限値」を「測定光量下限値」という。

【０１１９】測定光量上限値は、ノイズのＰＶ値Ｎｐｖ
がすべて設計光量の上に加わった値であり、図３に１点
鎖線で表示した曲線４８で示されている。

【０１２０】測定光量下限値は、ノイズのＰＶ値Ｎｐｖ
がすべて設計光量の下に加わった値であり、図３に１点
鎖線で表示した曲線４９で示されている。

【０１２１】次に、サンプリングの間隔である単位時間
を決める。単位時間は、図１に示すタイマーカウンタ８
８を使用することなく、従来の光量による成膜を複数回
行い、得られた膜厚の設計値からの誤差が従来の基準で
許容範囲にあるサンプリング間隔となる時間の範囲を決
め、その範囲内で、単位時間を決定する。

【０１２２】上記のようにして決定された単位時間ごと
の各サンプリング点による光量変化量の値をみると、図
３に示すように、極小値を示す時刻Ｔｐに近いサンプリ
ング点（時刻）Ｔｎでの設計光量をＲｎとし点Ｉで示
す。その前のサンプリング点（時刻）Ｔｎ−１での設計
光量をＲｎ−１とし、点Ｊで示す。

【０１２３】サンプリングによる単位時間における光量
変化量△Ｒｎは、△Ｒｎ＝（Ｒｎ−１）−Ｒｎであり、
点Ｊの光量から点Ｉの光量を減算した値となる。

【０１２４】時刻Ｔｎ時点の測定光量の最大値は、Ｒｎ
＋Ｎｐｖであり、曲線４８上の点Ｌとなる。また、時刻
Ｔｎ−１時点の測定光量最小値は、（Ｒｎ−１）−Ｎｐ
ｖであり、曲線４９上の点Ｋとなる。

【０１２５】点Ｋでの光量から点Ｌでの光量を引いた値
が測定光量の光量変化量の最小値であり、図３より明ら
かなようにこの値は負となる。

【０１２６】この値が前記光量変化量△Ｒｎと同じか、
又は小さいと、図１における演算処理部８５は極小値に
到達したものと認識し、蒸着制御部８６を制御し、これ
により蒸着制御部８６からの閉信号でシャッタ７７が閉
じ、光学薄膜の成膜を終了してしまう。

【０１２７】従って、サンプリング時点が光量の極小値
を示す時間Ｔｐに到達する前に成膜を終了してしまうの
で、サンプリングの時刻Ｔｎにおける測定光量を基準値
とすることができない。

【０１２８】次に、光量の極小値を示す時間Ｔｐからや
や離れた第２のサンプリング点であるため時刻Ｔｍでの
設計光量をＲｍとし点Ｅで示す。その前の第１のサンプ
リング点である時刻Ｔｍ−１での設計光量をＲｍ−１と
し、点Ｆで示す。

【０１２９】この場合、サンプリングによる単位時間に
おける光量変化量△Ｒｍは、△Ｒｍ＝（Ｒｍ−１）−Ｒ
ｍであり、点Ｆの光量から点Ｅの光量を引いた値とな
る。

【０１３０】第２のサンプリング点である時刻Ｔｍでの
測定光量の最大値ｒｇは、設計値ＲｍにノイズのＰＶ値
を加算したＲｍ＋Ｎｐｖであり、曲線４８上の点Ｇとな
る。第１のサンプリング点である時刻Ｔｍ−１の測定光
量の最小値ｒｈは（Ｒｍ−１）−Ｎｐｖであり、曲線４
９上の点Ｈとなる。

【０１３１】点Ｈでの光量ｒｈから点Ｇでの光量ｒｇを
引いた値（ｒｈ−ｒｇ）が、測定光量の光量変化量の最
大誤差を示す最小値であり、図３では点Ｈ、Ｇ間の縦軸
での差（光量変化量）となり、その値は、図３より明ら
かなように正の値を取る。数式で表せば、下記数３とな
る。

【０１３２】

【数３】

【０１３３】実際の測定光量の光量変化量は、当然その
最小値と同じかそれより大きく、上記条件を満たせば、
成膜が終了しないので、Ｔｍ時点の設計光量Ｒｍにノイ
ズのＰＶ値を追加した値、即ち、測定光量上限値ｒｇ＝
Ｒｍ＋Ｎｐｖに相当する光量を基準値として設定でき
る。

【０１３４】即ち、サンプリングによる単位時間におけ
る光量変化量の設計値が、ノイズのＰＶ値の２倍の値よ
り大きくなる光量の値ＲｍにノイズのＰＶ値Ｎｐｖを加
算した測定光量、即ち測定光量の最大値ｒｇを基準値と
設定すれば、ノイズの影響を除去できる。

【０１３５】しかし、実験結果では、時刻Ｔｍ−１と時
刻Ｔｍとで測定光量が共に最大誤差となるＰＶ値Ｎｐｖ
の値を含む確率は極めて低く、さらに、測定光量の単位
時間での光量変化量が、最小値を示す方向にＮｐｖが続
けて発生する確率は更に低いものとなった。

【０１３６】従って、基準値は、ノイズの方向が平均化
される時刻Ｔｍ時点の設計光量Ｒｍから、前記光量の値
ＲｍにノイズのＰＶ値Ｎｐｖを加算した測定光量上限値
ｒｇの範囲内に決めれば、ノイズの挙動に対応した適正
値となる。即ち、設計光量Ｒｍと測定光量上限値ｒｇの
間の値、例えば、光量値ｒｍに決めれば、ノイズの影響
を排除し、かつ、ノイズの挙動に対応した適正値とな
る。

【０１３７】同様に、光量の極大値を検出して、光学薄
膜の膜厚を制御する場合の基準値の設定方法を図４を参
照して説明する。図４において、光量の設計値の時間変
化は曲線５０で示されている。

【０１３８】図４には、光量の設計値にノイズのＰＶ値
Ｎｐｖが加わった測定光量が曲線５２で、ノイズのＰＶ
値Ｎｐｖを減じた測定光量が曲線５１でそれぞれ１点鎖
線で示されている。

【０１３９】図３に示す場合と同様に、第１のサンプリ
ングの時刻をＴｍ−１、その時の設計光量をＲｍ−１、
時刻Ｔｍ−１から光量が極大値を示す時刻Ｔｐの方に単
位時間隔てた第２のサンプリングの時刻をＴｍ、そのと
きの設計光量をＲｍとする。図４において、設計光量Ｒ
ｍ、Ｒｍ−１はそれぞれ点Ｍ、Ｎで表す。

【０１４０】設計光量の光量変化量は、図３に示す場合
と同様、△Ｒｍ＝Ｒｍ−（Ｒｍ−１）で表せる。設計値
に対し最大誤差となる測定光量は、時刻Ｔｍ−１では、
Ｒｍ−１にノイズのＰＶ値Ｎｐｖを加算した値で、図４
に点Ｐで表示し、その光量の値はｒｋとなる。

【０１４１】また、時刻Ｔｍでは、光量Ｒｍからノイズ
のＰＶ値Ｎｐｖを減算した値で、図４に点Ｏで表示し、
その値はｒｊとなる。

【０１４２】単位時間間隔ごとに離れたサンプリングに
おいて、点Ｏでの光量ｒｊから点Ｐでの光量ｒｋを引い
た値が測定光量の光量変化量の最大誤差を示す最小値で
あり、図４では点Ｏ、Ｐ間の縦軸での差（光量変化量）
となり、その値は、同図より明らかであるように正の値
を取る。

【０１４３】数式で表せば、下記数４となり、前記数３
と同じになる。

【０１４４】

【数４】

【０１４５】従って、第２のサンプリング時である時刻
Ｔｍの光量の設計値Ｒｍから、ノイズのＰＶ値Ｎｐｖを
減算した点Ｏの測定光量ｒｊを基準値すればよいことに
なる。

【０１４６】しかし、光量の最小値を検出する場合と同
様、実験結果では、時刻Ｔｍ−１と時刻Ｔｍとで測定光
量が共に最大誤差となるノイズのＰＶ値Ｎｐｖの値を含
む確率は極めて低く、さらに、測定光量の単位時間での
光量変化量が、最小値を示す方向にノイズのＰＶ値Ｎｐ
ｖが続けて発生する確率は更に低いものとなった。

【０１４７】従って、基準値は、ノイズの方向が平均化
される時刻Ｔｍの設計値Ｒｍと、設計値Ｒｍからノイズ
のＰＶ値Ｎｐｖを減算した光量ｒｊとの範囲内に決めれ
ば、ノイズの挙動に対応した適正値となる。

【０１４８】即ち、光量Ｒｍと光量ｒｊの間の値、例え
ば、光量ｒｍに決めれば、ノイズの影響を排除し、か
つ、ノイズの挙動に対応した適正値となる。

【０１４９】以上説明した実施の形態１の膜厚制御方法
に基づいて実際に光学薄膜を成膜する実施例について説
明する。

【０１５０】（実施例１−１）本実施例１−１を、図
１、図５及び図６を用いて説明する。

【０１５１】この実施例１−１では、反射光量の極小値
を検出する方法を用いた。成膜に用いる基板７６は、屈
折率１．５２のＬａ系光学ガラスからなるレンズであ
り、成膜材料として、フッ化マグネシウム（以下「Ｍｇ
Ｆ_２」という。）を採用し、前記基板７６上に単層の反
射防止膜を成膜するために、光学薄膜の膜厚の設計値を
１２５ｎｍとした。

【０１５２】成膜時間の設計値は、成膜条件を考慮し、
１８０秒とし、成膜速度は、投入電力を調整して０．６
９４ｎｍ／秒とした。尚、特定波長は、λ＝５００ｎｍ
に設定した。また、ＭｇＦ_２からなる光学薄膜の屈折率
は１．３８となる。

【０１５３】上記設定により、サンプリングの単位時間
を１秒として、設計光量の時間軸に対する値を計算ソフ
トを使用し、シミュレーションにより求めた。

【０１５４】光量の設計値は、前記受光部７２で電圧に
変換されるため、前記数２を測定系のパラメータを入れ
て電圧の時間に対する関数に変換し、その値を求めた。

【０１５５】このようにして求めた設計値を図５に、ま
たその極小値付近の拡大図を図６に各々示す。成膜開始
時の設計値は８．１６８Ｖ、極小値は５．４１４Ｖであ
った。

【０１５６】基板７６上に光学薄膜を成膜するために、
真空容器８０内を１．３×ｌＯ^−４Ｐａまで図示せぬ排
気装置により排気した。

【０１５７】また、基板７６は、ＭｇＦ_２の基板７６へ
の密着度を向上させるため、図示せぬ加熱装置により、
２５０℃程度に加熱した。

【０１５８】さらに、前記基板７６への成膜を均一にす
るために、基板ホルダー７５を図示せぬ駆動装置により
回転しつつ成膜した。

【０１５９】最初は、タイマカウンタ８８を使用するこ
となく、光量による制御で成膜し、サンプリグの単位時
間を０．８秒から０．２秒ピッチで１．６秒まで増加さ
せ、設定した各単位時間でサンプリングして、極小値を
上記５．４１４Ｖとし膜厚制御を行い、各々の場合の成
膜を１０回行った。

【０１６０】成膜された光学的膜厚を測定したところ、
単位時間が０．８秒から１．２秒の間での光学的膜厚の
ばらつきは変化なく、設計値に対し±６ｎｍの範囲にば
らつき、１．４秒以上では、ばらつきが増大しているこ
とが判明した。

【０１６１】次に、実施の形態１による膜厚制御による
成膜を行った。光量測定系のノイズを成膜時間の２０倍
にあたる１時間測定し、ノイズのＰＶ値Ｎｐｖは１ｍＶ
となることを確認した。また、単位時間は、上記測定結
果に基づき１秒とした。

【０１６２】図６に示す設計値から、成膜開始後１７０
秒経過した時刻Ｔｍ１における光量に相当する電圧値Ｒ
ｍ１が５．４３３Ｖであり、その単位時間前の時刻Ｔｍ
１−１である１６９秒における電圧値Ｒｍ１−１が５．
４３８Ｖであって、その光量変化量の設計値△Ｒｍは５
ｍＶであり、ノイズのＰＶ値Ｎｐｖの２倍は２ｍＶであ
るので、数３を満足している。

【０１６３】従って、設計値Ｒｍ１の５．４３３Ｖとノ
イズのＰＶ値１ｍＶを加算した５．４３４Ｖの中間の
値、即ち、５．４３３５Ｖを基準値とし、上記光量によ
る膜厚制御のときと同じ成膜条件で１０回成膜した。

【０１６４】基準値に到達した時刻は、１６８秒から１
６９秒後であり、設計値Ｒｍとは異なったため、極小値
までの１１秒又は１２秒をタイマーカウンタ８８で計測
し、１８０秒経過した時刻Ｔｐで、演算処理部８５に信
号が送られ、演算処理部８５からの指令に基づき蒸着制
御部８６がシャッタ７７の駆動機構に閉信号を送り、シ
ャッタ７７が閉じられ成膜が終了した。

【０１６５】尚、上記１１秒又は１２秒の値は、成膜速
度がほとんど変動しない場合であるが、成膜速度が変動
することも考えられるので、図１のモニタ基板７４に加
え、図示しない別のモニタ基板を真空層８０内のモニタ
基板７４付近に図示しないシャッタと共に設け、前記１
０回の成膜時間による膜厚制御に切り替わった時点でシ
ャッタ７７を開け、成膜時間による膜厚制御の時間のみ
成膜し、その膜厚の測定データを演算処理部８５に入力
し、更に記憶回路部８７に保存した後、前記測定データ
に基づき演算処理部８５で平均の成膜速度を計算したと
ころ、成膜測定がやや早いことが判明したので、次の１
０回の成膜では、これらの値を補正し、９秒又は１０秒
とし、１８０秒を経過しない前に成膜を終了した。

【０１６６】上記のように成膜された光学薄膜の光学膜
厚を測定したところ、設計値１２５ｎｍに対し±３ｎｍ
の範囲にばらつき、誤差の範囲が半減して、効果がある
ことを確認した。また、上記のように成膜時間を補正し
た場合、誤差は更に少なくなっているこが判明した。

【０１６７】この方法で作成した反射防止膜の光学特性
を分光エイプソメトリにより測定したところ、λ＝５０
０ｎｍにおける反射率は単層膜であるにもかかわらず、
０．５％以下であり、良好な光学特性を示し、屈折率は
約１．３８であった。

【０１６８】他の可視領域での反射率も十分低く、反射
防止膜として十分使用できるものであった。

【０１６９】尚、電圧値Ｒｍ１と電圧値Ｒｍの値にノイ
ズのＰＶ値Ｎｐｖの値を加算した範囲内の値を基準値と
した他の値についても同様な成膜を行ったが、いずれの
場合においても、上記膜厚の精度も光学特性も同様な結
果となった。

【０１７０】次に、サンプリングの単位時間を１．２秒
とし、上記と同様に設計値を計算し、ノイズのＰＶ値Ｎ
ｐｖと光量変化の設計値を比較し、ノイズのＰＶ値Ｎｐ
ｖの２倍、即ち２ｍＶに最も近い光量変化量を求めたと
ころ、成膜開始から１７２．８秒後時刻Ｔｍ２−１の設
計値Ｒｍ２−１が５．４２３Ｖであり、それから単位時
間経過後のＴｍ２の１７４秒で設計値Ｒｍ２が５．４２
０であり、光量変化量は３ｍＶとなり、ノイズのＰＶ値
の２倍、即ち、２ｍＶに最も近い値となった。

【０１７１】そこで、電圧値ＲｍにノイズのＰＶ値Ｎｐ
ｖの半分の値、０．５ｍＶを加算した値、即ち、５．４
２０５Ｖを基準値とし、同様の成膜を１０回行った。

【０１７２】その結果、光学的膜厚を判定したところ、
ばらつきは設計値を±１ｎｍの範囲に減少し、膜厚精度
が極めて高くなっていることが判明した。また、光学特
性も改善されていた。

【０１７３】なお、電圧値Ｒｍ２と電圧値Ｒｍ２の値か
らノイズのＰＶ値Ｎｐｖの値を加算した範囲内の値を基
準値とした他の値についても同様な成膜を行ったが、い
ずれの場合においても、上記膜厚の精度も光学特性も同
様な結果となった。

【０１７４】上記説明のように、本実施例１−１による
膜厚制御によれば、高精度で光学的特性に優れた光学薄
膜を得ることができる。

【０１７５】（実施例１−２）この実施例１−２では、
透過光量の極大値を検出する方法を用いた。基板、所望
光学膜厚、成膜時間の設計値、成膜速度等は上述した実
施例１−１と同じである。

【０１７６】サンプリングの単位時間を１秒として、設
計光量の時間軸に対する値を計算ソフトを使用し、シミ
ュレーションにより求めた。光量の設計値は、前記受光
部７９で電圧に変換されるため、数２を測定系のパラメ
ータを入れて電圧の時間に対する関数に変換し、その値
を求めた。

【０１７７】求めた設計値を図７に、またその極大値付
近の拡大図を図８に示す。成膜開始時の設計値は９１．
８３２Ｖ、極大値は９４．５８６Ｖであった。

【０１７８】最初、光量による制御で、極大値を上記９
４．５８６Ｖとして膜厚制御を行い、１０回の成膜を行
った。

【０１７９】成膜された光学薄膜の膜厚を測定したとこ
ろ、実施例１−１と同様、設計値に対し±６ｎｍの範囲
内でばらついた。

【０１８０】次に、既述した本実施の形態１による膜厚
制御による成膜を行った。光量測定系のノイズを成膜時
間の２０倍にあたる１時間測定し、ノイズのＰＶ値Ｎｐ
ｖは実施例１と同様に１ｍＶとなることを確認した。ま
た、単位時間は、上記測定結果に基づき１秒とした。

【０１８１】図８に示す設計値から、成膜開始後１６９
秒経過した時刻Ｔｍ２における光量に相当する電圧値
（設計値）Ｒｍ１が９４．５６３Ｖであり、その単位時
間前の時刻Ｔｍ２−１である１６８秒における電圧値Ｒ
ｍ１−１が９４．５５８Ｖであって、その光量変化量の
設計値△Ｒｍは５ｍＶであり、ノイズのＰＶ値の２倍は
２ｍＶであるので、数３を満足している。

【０１８２】従って、電圧値Ｒｍ１の９４．５６３Ｖか
らノイズのＰＶ値の半分にあたる０．５ｍＶを減算した
９４．５６２５Ｖを基準値とし、上記光量による膜厚制
御のときと同じ成膜条件で１０回成膜した。

【０１８３】基準値に到達した時刻は、１６７秒から１
６８秒後であり、設計値とは異なったため、極小値まで
の１２秒又は１３秒をタイマーカウンタ８８で計測し、
１８０秒経過した時刻で、演算処理部８５に信号が送ら
れ、演算処理部８５からの指令に基づき蒸着制御部８６
がシャッタ７７の駆動機構に閉信号を送り、シャッタが
閉じられ成膜が終了した。

【０１８４】上記のように成膜された光学薄膜の光学的
膜厚を測定したところ、設計値に対し±３ｎｍの範囲に
ばらつき、誤差の範囲が半減して、効果があることを確
認した。

【０１８５】尚、この方法で成膜した反射防止膜の光学
特性を測定したところ実施例１とほぼ同じ特性であるこ
とが確認できた．

【０１８６】尚、電圧値（設計値）Ｒｍ１と、設計値Ｒ
ｍ１の値からノイズのＰＶ値Ｎｐｖの値を減算した値と
の範囲内の値を基準値とした他の値についても同様な成
膜を行ったが、いずれの場合においても、上記膜厚の精
度も光学特性も同様な結果となった。

【０１８７】次に、サンプリングの単位時間を１．２秒
とし、上記と同様に設計値を計算し、ノイズのＰＶ値Ｎ
ｐｖと光量変化の設計値を比較し、ノイズのＰＶ値Ｎｐ
ｖの２倍、即ち２ｍＶに最も近い光量変化量を求めたと
ころ、成膜開始から１７２．８秒後の時刻Ｔｍ１−１に
おける設計値Ｒｍ２−１が９４．５７５Ｖであり、それ
から単位時間経過後の時刻Ｔｍ１の１７４秒で設計値Ｒ
ｍ２が９４．５７８Ｖであり、光量変化量は３ｍＶとな
り、ノイズのＰＶ値の２倍、即ち、２ｍＶに最も近い値
となつた。

【０１８８】そこで、設計値Ｒｍ２からノイズのＰＶ値
Ｎｐｖの半分の値、即ち０．５ｍＶを減算した値、即
ち、９４．５７７５Ｖを基準値とし、同様の成膜を１０
回行った。

【０１８９】その結果、実施例１と同様に光学膜厚を測
定したところ、ばらつきは設計値を±１ｎｍの範囲に減
少し、実施例１と同様、膜厚精度が極めて高くなってい
ることが判明した。また、光学特性も改善されていた。

【０１９０】尚、設計値Ｒｍ２と設計値Ｒｍ２の値から
ノイズのＰＶ値Ｎｐｖの値を減算した範囲内の値を基準
値とした他の値についても同様な成膜を行ったが、いず
れの場合においても、上記膜厚の精度も光学特性も同様
な結果となった。

【０１９１】本発明の実施の形態１では、極値に相当す
る膜厚を持つ光学薄膜を得る制御方法について説明した
が、極値に相当しない任意の所望の膜厚を持つ光学薄膜
の膜厚制御に本発明の膜厚制御方法を応用することも当
然に可能である。なぜならば、数１に所望の膜厚の値を
代入すれば、その膜厚に対応する設計光量Ｒが計算で
き、数２により、時間軸に対する設計光量も計算できる
からでる。

【０１９２】設計光量が決まれば、本実施の形態と同じ
手順で所望の膜厚を持つ光学薄膜を成膜することができ
る。

【０１９３】例えば、成膜時間を１７５秒とすれば、極
値に相当するλ／４の膜厚より薄い光学薄膜を得ること
ができるし、成膜時間を１８５秒とすれは、λ／４の膜
厚より厚い光学薄膜を得ることできる。

【０１９４】実施例１−１によれば、それぞれ前者の場
合、成膜時間による制御の時間を６秒又は７秒とし、後
者の場合、１６秒からら１７秒とればよい。

【０１９５】また、λ／４付近の膜厚でなく、上記のよ
うに、λ／４の整数倍付近の膜厚を得ることも可能であ
り、λ／４の整数倍付近に限定されずに任意の所望の膜
厚の持つ光学薄膜も、数１及び数２が計算できる限り可
態である。λ／４の整数倍付近に限定されずに所望の膜
厚を持つ光学薄膜は調整層としての役割を果たし、光学
薄膜の光学特性を改善する。

【０１９６】本発明の実施の形態１では、成膜方法につ
いて、真空蒸着法を例に説明したが、本発明はそれに限
定されず、イオンプレーティング法、スパッタリング法
にも応用可能で、成膜方法は特に限定されない。

【０１９７】また、本実施の形態１では、モニタ基板７
４を使用して反射光等を検出したが、基板ホルダ７５の
形状、位置等を変更することにより、モニタ基板７４を
用いず、基板７６上に成膜される光学薄膜からの反射光
等を検出することにより本発明の膜厚制御を行うことが
できる。

【０１９８】本実施の形態１では、特定波長としてλ＝
５００ｎｍの場合について説明したが、フィルタ７３、
８３としてモノクロメータ等を使用し、他の単色光を検
出しても、同様に膜厚制御が可能であり、本発明は単色
光であれば、波長は限定されない。

【０１９９】更に、本実施の形態１では、光学薄膜とし
て、反射防止膜を成膜する場合について説明したが、成
膜材料等を変更することにより、フィルタ等の他の光学
薄膜の膜厚制御にも本発明を応用することができる。

【０２００】また、本実施の形態１では、単層膜を成膜
する場合について説明したが、成膜材料等を変えて、本
実施の形態１で説明した成膜工程を繰り返すことによ
り、本発明を多層膜にも応用することができる。

【０２０１】本実施の形態１の膜厚制御方法によれば、
膜厚の誤差が極めて小さいことから、多層膜において
は、その効果は更に増大する。

【０２０２】（実施の形態２）本発明の実施の形態２
を、図１、図９及び図１０を参照して説明する。

【０２０３】本実施の形態２は、実施の形態１と光量の
検出方法のみが異なり、この他は実施の形態１と同様で
あるため、重複する部分は省略して説明する。

【０２０４】本実施の形態２において、基板、所望光学
膜厚、成膜時間の設計値、成膜速度等は実施の形態１の
場合と同様である。

【０２０５】本実施の形態２では、反射光と透過光の両
方を同時に検出し、透過光から反射光の差分を計算し、
測定する点で実施の形態１と異なる。

【０２０６】具体的には、前記受光部７２で反射光９１
を検出し、前記受光部７９で透過光９２を同時に検出
し、それぞれ電気信号に変換してＡ／Ｄ変換器８４に送
る。受光部７２で検出する反射光と、受光部７９で検出
する透過光も共に正弦波状に変化し、位相が１８０度異
なるのみである。

【０２０７】設計光量もその変化量が大きくなるのみ
で、基本的には前記数２で表される。単位時間における
光量変化量の設計値も数値は異なるが前記数３の条件を
満たせば、膜厚制御がノイズの影響を更けることがな
い。

【０２０８】尚、前記Ａ／Ｄ変換器８４は、本実施の形
態２では２台設けると好適であるが、前記受光部７２、
受光部７９の出力信号を図示しないチョッピング回路に
より時分割してＡ／Ｄ変換器７４に入力する構成とすれ
ば、１台のＡ／Ｄ変換器８４でもよい。

【０２０９】以下、透過光９２の光量から反射光９１の
光量を減算し差分をとる場合の実施例について説明す
る。

【０２１０】（実施例２−１）本実施例２−１では、透
過光９２の光量（透過光量Ｒ２）から反射光９１の光量
（反射光量Ｒ１）を減算し、成膜の全過程を光量により
制御する場合について説明する。

【０２１１】前記透過光量Ｒ２、反射光量Ｒ１につき、
図１に示す膿厚制御装置における係数を代入することに
より、数２を計算し、電圧値で時間軸に対する反射光量
Ｒ１と透過光量Ｒ２を計算し、透過光量Ｒ２から反射光
量Ｒ１を減算した差分である設計値を図９に示す。ま
た、極大値付近の拡大図を図１０に示す。

【０２１２】電気信号に変換された透過光量Ｒ２から反
射光量Ｒ１を減算した差分は、図９に示すように、成膜
開始時は８３．６６４Ｖであり、極大値は８９．１７２
Ｖである。成膜開始時と極大値に到達した時の電気信号
に変換した光量の設計値の差は、５．５０８Ｖである。

【０２１３】これに対して、実施の形態１における成膜
開始時と極値に到達した時の電気信号に変換した光量の
設計値の差は、それぞれ、反射光の場合は、８．１６８
−５．４１４＝２．７４２Ｖ、透過光の場合は、９４．
５８６−９１．８３２＝２．７５４Ｖであり、同じ成膜
時間という条件下で、成膜開始から極値に到達するまで
の光量変化量の設計値は、透過光量Ｒ１と反射光量Ｒ２
の両方を検出した場合の値が、それぞれ一方のみを検出
した場合の約２倍となっている。

【０２１４】次に、実施の形態１と同様、光量測定系に
ついて、透過光検出のための光量測定系のノイズと反射
光検出のための光量測定系のノイズのＰＶ値Ｎｐｖを測
定し、その差分をとったところ、１．４ｍＶにとどま
り、光量変化量の設計値の場合における、反射光と透過
光の両方を検出した場合の一方のみ検出した場合に対す
る値の変化が２倍となっていたのに対し１．４倍にしか
なっていないことが判明した。

【０２１５】従って、サンプリングの単位時間当たりの
光量変化量の設計値とノイズのＰＶ値に対する比、即
ち、Ｓ／Ｎ比は、反射光と透過光の両方を検出した場合
の方が極めて大きくなっていることが判明した。

【０２１６】そこで、この実施例２−１では、測定光量
の検出による膜厚制御のみで、即ち、光量による膜厚制
御のみで、他は上記の如く、実施の形態１と同一条件
で、サンプリグの単位時間を１秒に設定し、光学薄膜を
１０回成膜した。

【０２１７】成膜した光学薄膜の光学膜厚を測定したと
ころ、設計値の１２５ｎｍに対して±４ｎｍの範囲でば
らついていた。

【０２１８】この値は、実施の形態１において、基準値
を設定して、光量による膜厚制御と成膜時間による膜厚
制御を行った場合と比較し、やや精度が劣るものの、従
来の光学薄膜の膜厚制御と比較し、大幅に精度の向上し
た光学薄膜を得ることができることを意味している。

【０２１９】また、実施の形態１と同様にして、この実
施例１で得られた光学薄膜の光学的特性を判定したとこ
ろ、実施の形態１の場合における特性に近い良好な特性
を示した。

【０２２０】（実施例２−２）この実施例２−２でも、
実施例２−１と同様に、透過光と反射光の両方の光量を
検出して膜厚制御を行った。ただし、この実施例２−２
では、実施の形態１と同様、基準値を設定し、光量によ
る制御と成膜時間による制御とを組み合わせて膜厚制御
を行った。

【０２２１】基準値の設定は以下のように行った。図１
０に示す設計値から、成膜開始後１７４秒経過した時刻
Ｔｍにおける光量に相当する電圧値Ｒｍが８９．１５５
Ｖであり、その単位時間前の時刻Ｔｍ−１である１７３
秒における電圧値Ｒｍ−１が８９．１４９Ｖであって、
その光量変化量の設計値△Ｒｍは６ｍＶであり、ノイズ
のＰＶ値の２倍は２．８ｍＶであるので、前記数３を満
足している。

【０２２２】従って、設計値Ｒｍの８９．１５５Ｖから
ノイズのＰＶ値１．４ｍＶの半分の値、即ち０．７ｍＶ
を減算した８９．１５４３Ｖを基準値とし、上記光量に
よる膜厚制御のときと同じ成膜条件で１０回成膜した。

【０２２３】基準値に到達した時刻は、１７１秒から１
７２秒後であり、設計値Ｔｍとは異なったため、極小値
までの９秒又は８秒をタイマーカウンタ８８で計測し、
１８０秒経過した時刻で、演算処理部８５に信号が送ら
れ、演算処理部８５からの指令に基づき蒸着制御部８６
がシャッタ７７の駆動機構に信号を送り、シャッタ７７
が閉じられ成膜が終了した。

【０２２４】このようにして、成膜された光学薄膜の膜
厚を測定したところ、その値は設計値である１２５ｎｍ
に対し、その誤差が±１ｎｍ以内であり極めて高精度な
膜厚制御をすることができた。

【０２２５】また、実施の形態１と同じ方法でこの実施
例２−２で得られた光学薄膜の光学特性を測定したとこ
ろ、実施の形態１と同様な反射防止効果の高い良好な光
学特性を示した。

【０２２６】なお、ＲｍとＲｍの値からＮｐｖの値を減
算した範囲内の値を基準値とした他の値についても同様
な成膜を行ったが、いずれの場合においても、上記膜厚
の精度も光学特性も同様な給果となった。

【０２２７】本実施の形態２においても、λ／４の整数
倍の膜厚を持つ光学多層膜からなる光学薄膜、更に、特
に実施例２−１、２−２を応用すれば、λ／４の整数倍
の膜厚に限定されない任意の膜厚を持つ光学薄膜を本明
の膜厚制御方法により高精度の値を有するように得るこ
とができる．

【０２２８】また、成膜方法も本発明の膜厚制御方法を
実施するに当たり上述した蒸着法に限定されない。

【０２２９】

【発明の効果】本発明によれば、成膜中の基板の透過率
若しくは反射率の測定光量の信号にノイズがあっても極
値を精度良く検出できるようになるため、光学薄膜の光
学的膜厚を所望の値に高清度で制御でき、高精度かつ光
学特性に優れた光学薄膜を得ることができる光学薄膜の
膜厚制御方法を提供することができる。

【０２３０】また、本発明によれば、ノイズの影響を受
けない範囲での光量による膜厚制御とノイズの影響をけ
る範囲での時間による膜厚制御を可能にして、ノイズに
よる膜厚の誤差を少なくし、高精度な膜厚制御が可能と
なるとともに、全成膜工程を光量による膜厚御御を行な
う膜厚制御方法を採用する場合においても、高精度な光
学薄膜を得ることができる膜厚制御装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の成膜装置及び膜厚制御
装置を示す全体構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１の反射光量及びノイズの
時間との関係からサンプリング時点を決定する状態を示
す説明図である。

【図３】本発明の実施の形態１のサンプリング時点ごと
の光量変化から基準値を設定する場合の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１の光量の最大値を検出し
て基準値を設定する場合の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態１における実施例１−１の
設計光量と時間軸の関係を示す説明図である。

【図６】本発明の実施の形態１における実施例１−１の
設計光量の極小値付近の拡大説明図である。

【図７】本発明の実施の形態１における実施例１−２の
設計光量と時間軸の関係を示す説明図である。

【図８】本発明の実施の形態１における実施例１−２の
設計光量の極大値付近の拡大説明図である。

【図９】本発明の実施の形態２における設計値と時間と
の関係を示す説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態２における設計値の極大
値付近の拡大図である。

【図１１】本発明における設計光量と膜厚との関係を示
す説明図である。

【図１２】本発明における設計光量と時間との関係を示
す説明図である。

【図１３】従来の光学薄膜の膜厚制御における膜厚に対
する光量変化の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

７１投光部７２受光部７３フィルタ７４モニタ基板７５基板ホルダー７６ガラス基板７７シャッタ７８蒸着源７９受光部８０真空槽８１窓８２窓８３フィルタ８４Ａ／Ｄ変換器８５演算処理部８７記憶回路部８８タイマーカウンタ９０光９１反射光９２透過光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜中の光学薄膜からの特定の波長の光
に対する反射光量若しくは透過光量、又はその両方を検
出し電気信号に変換して測定される光量による膜厚制御
と、成膜時間による膜厚制御とを組み合わせた光学薄膜
の膜厚制御方法であって、前記いずれかの光量が、その光量の測定時に発生するノ
イズの影響を受けない範囲に設定された基準値に到達す
るまでは、前記いずれかの光量による膜厚制御を行い、前記基準値を経過後は、成膜時間による膜厚制御に切り
替え、前記いずれかの光量の設計値の所望の膜厚に相当
する時間に到達したき、成膜を終了する膜厚制御を行う
ことを特徴とする光学薄膜の膜厚制御方法。
【請求項２】成膜中の光学薄膜からの特定の波長の光
に対する反射光量若しくは透過光量、又はその両方を検
出し電気信号に変換して測定される光量による膜厚制御
と、成膜時間による膜厚制御とを組み合わせた光学薄膜
の膜厚制御方法であって、前記いずれかの光量が、その光量の測定時に発生するノ
イズの影響を受けない範囲に設定された基準値に到達す
るまでは、前記いずれかの光量による膜厚制御を行い、前記基準値を経過後は、成膜時間による膜厚制御に切り
替え、前記いずれかの光量の設計値の極大値又は極小値に相当
する時間に到達したとき、成膜を終了する膜厚制御を行
うことを特徴とする光学薄膜の膜厚制御方法。
【請求項３】前記成膜時間による膜厚制御が、成膜時
間に対する膜厚の大きさを学習して、その経験値に基づ
いて成膜時間を決定することを特徴とする請求項１又は
２記載の膜厚制御方法。
【請求項４】前記基準値を、所望の光学的膜厚と前記特定波長を含む成膜条件を入力
し演算することにより求められた時間軸に対する前記い
ずれかの光量の設計値の極大値又は極小値を示す時刻よ
り前の時刻における第１のサンプリング時の光量の設計
値と、前記第１のサンプリグ時から単位時間だけ前記極
大値又は極小値を示す時刻に近い第２のサンプリグ時の
光量の設計値の前記単位時間における光量変化量が、前
記いずれかの光量を検出し電気信号に変換する光量測定
系について実測したノイズの最大値の２倍の値より大き
くなる前記第２のサンプリング時の光量の設計値とその
値から、前記ノイズの最大値を、極大値を検出して所望
の膜厚を得る場合その設計値から減算して得た値と、極
小値を検出して所望の膜厚を得る場合その設計値に加算
して得た値までの間となる値の範囲内に設定すること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
光学薄膜の膜厚制御方法。
【請求項５】前記基準値を、前記サンプリングの単位時間の範囲内で、前記ノイズの
最大値の値より大きく、かつ、前記ノイズの最大値の２
倍の値に最も近い前記光量変化量となる前記第２のサン
プリング時の光量の設計値とその値から、前記ノイズの
最大値を、極大値を検出して所望の膜厚を得る場合はそ
の設計値から減算し、極小値を検出して所望の膜厚を得
る場合はその設計値に加算して得た値までの間となる値
の範囲内に設定すること、を特徴とする請求項４記載の光学薄膜の膜厚制御方法。
【請求項６】前記光量による膜厚制御が、前記反射光
量と前記透過光量との差分の光量による膜厚制御である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
載の光学薄膜の膜厚制御方法。
【請求項７】成膜中の光学薄膜からの特定の波長の光
に対する反射光量と透過光量の両方を検出し電気信号に
変換されたそれぞれの光量の測定値の差分を演算し、そ
の差分の値が極大値又は極小値に至った時点で成膜を終
了することを特徴とする光学薄膜の膜厚制御方法。
【請求項８】成膜中の光学薄膜からの特定の光に対す
る反射光量若しくは透過光量又はその両方を検出し電気
信号に変換して、測定する受光手段と、受光手段からの電気信号を演算処理し、光量による膜厚
制御及び成膜時間による膜厚制御を行う演算処理手段
と、前記演算処理手段が膜厚制御するため参照するデータを
保存する記憶手段と、前記演算処理手段が膜厚制御するため前記演算処理手段
からの指令に基づき成膜時間を計測する計測手段と、を有していることを特徴とする光学薄膜の膜厚制御装
置。
【請求項９】成膜中の光学薄膜からの特定の光に対す
る反射光量若しくは透過光量又はその両方を同時に検出
し電気信号に変換して、測定する受光手段と、前記電気信号に変換された反射光量と透過光量の差分の
光量を演算し、前記差分の光量に基づいて膜厚を制御す
る演算処理手段と、前記演算処理手段が膜厚制御するため参照するデータを
保存する記憶手段と、を有していることを特徴とする光学薄膜の膜厚制御装
置。