JP2002303510A - Thin film formation device - Google Patents

Thin film formation device

Info

Publication number
JP2002303510A
JP2002303510A JP2001106372A JP2001106372A JP2002303510A JP 2002303510 A JP2002303510 A JP 2002303510A JP 2001106372 A JP2001106372 A JP 2001106372A JP 2001106372 A JP2001106372 A JP 2001106372A JP 2002303510 A JP2002303510 A JP 2002303510A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
thin film
light
optical system
forming apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001106372A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健 ▲きょう▼
Takeshi Kyo
Ko Cho
鋼 張
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optorun Co Ltd
Original Assignee
Optorun Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optorun Co Ltd filed Critical Optorun Co Ltd
Priority to JP2001106372A priority Critical patent/JP2002303510A/en
Publication of JP2002303510A publication Critical patent/JP2002303510A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film formation device having a film thickness measurement device equipped with a light receiving optical system capable of measuring a thickness in a desired position of a film body formed on a film formed body. SOLUTION: In this thin film formation device, a thin film is formed on the surface while the film thickness is measured by an optical method, while the film formed body is turned in a vacuum film formation camber. A light emitting optical system and a light receiving optical system of the thickness measurement device are made movable respectively. The light receiving optical system can be moved in a film formation range on the film formed body. The light emitting optical system is made movable corresponding to the movement of the light receiving optical system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信のバンドパ
スフィルタ等を構成する多層膜等を成膜する際に用いら
れる薄膜形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus used for forming a multilayer film or the like constituting a band pass filter or the like for optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信の分野において、DWDM(De
nse Wavelength Division M
ultiplexing;高密度波長分割多重)通信方
式において波長分割用フィルタとして用いられる、いわ
ゆるDWDMフィルタは、表面を高精度に研磨したガラ
ス基板上に屈折率の異なる誘電体薄膜を多層に形成した
多層膜からなるものである。このDWDMフィルタは、
多層膜を構成する各薄膜の屈折率と膜厚とが正確に設計
値に一致している必要がある。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication, DWDM (De
nse Wavelength Division M
A so-called DWDM filter, which is used as a wavelength division filter in a multiplexing (high-density wavelength division multiplexing) communication system, is a multilayer film in which dielectric thin films having different refractive indices are formed on a glass substrate whose surface is polished with high precision. It becomes. This DWDM filter is
It is necessary that the refractive index and the thickness of each thin film constituting the multilayer film exactly match the design values.

【0003】ここで問題とされる各薄膜の膜厚は、実際
に成膜された膜の組成と物理的な膜厚の双方によって決
まる実効的な膜厚(光学的膜厚)であるため、真空蒸着
装置等の薄膜形成装置を用いてこのDWDMフィルタを
製造する際には、上記膜厚制御のための膜構成材料の組
成制御と物理的な膜厚制御の両方が極めて重要である。
ここで、組成制御は蒸着物質を得る蒸発源物質(ターゲ
ット)の選定等によって行われるが、膜厚制御は、成膜
される薄膜の膜厚を時々刻々監視しながら行う必要があ
る。
The thickness of each thin film considered here is an effective thickness (optical thickness) determined by both the composition and the physical thickness of the actually formed film. When manufacturing this DWDM filter using a thin film forming apparatus such as a vacuum evaporation apparatus, both the composition control of the film forming material for controlling the film thickness and the physical film thickness control are extremely important.
Here, the composition control is performed by selecting an evaporation source material (target) for obtaining a deposition material, and the film thickness control needs to be performed while monitoring the thickness of the thin film to be formed every moment.

【0004】上記膜厚の監視のために、薄膜形成装置に
は膜厚測定装置が設けられている。この膜厚測定装置と
しては、薄膜にレーザ光等の光を照射した場合に、その
反射光又は透過光が膜厚に依存して強度変化を生ずる現
象を利用したものがある。すなわち、薄膜に光を照射す
ると膜厚に応じて表裏面からの反射光の干渉状態が変化
し、それが反射光又は透過光の強度変化をもたらすこと
を利用したものである。
In order to monitor the film thickness, the thin film forming apparatus is provided with a film thickness measuring device. As this film thickness measuring apparatus, there is an apparatus utilizing a phenomenon in which, when a thin film is irradiated with light such as a laser beam, reflected light or transmitted light causes an intensity change depending on the film thickness. That is, when light is applied to the thin film, the interference state of the reflected light from the front and back surfaces changes according to the film thickness, and this utilizes the fact that the intensity of reflected light or transmitted light changes.

【0005】この膜厚装置は、薄膜に光を照射する光照
射光学系と、この光照射光学系を通じて照射された光が
前記薄膜を透過又は反射して生じた信号光を受光して外
部に導く受光光学系と、外部に導かれた信号光を処理し
て膜厚に対応する物理量を算出する信号処理装置とを有
する。
This film thickness apparatus includes a light irradiation optical system for irradiating light to a thin film, and a signal light generated by transmitting or reflecting the light irradiated through the light irradiation optical system to the thin film, and receiving the signal light to the outside. It has a light receiving optical system for guiding, and a signal processing device for processing the signal light guided to the outside and calculating a physical quantity corresponding to the film thickness.

【0006】光照射光学系は、真空成膜室の外部に設け
られた光源からの光をこの真空成膜室の真空隔壁に設け
られた透明窓を通じて真空成膜室内に導入し、所定のレ
ンズ系を通してガラス基板上の薄膜の測定点に集光して
照射する。また、受光光学系は、上記照射光の集光点で
ある測定点にその焦点が位置するように設計されたレン
ズ系を介して光ファイバ装置等の導光装置に導入して信
号処理装置に導く。
The light irradiating optical system introduces light from a light source provided outside the vacuum film forming chamber into a vacuum film forming chamber through a transparent window provided on a vacuum partition of the vacuum film forming chamber. The light is condensed and irradiated on the measurement point of the thin film on the glass substrate through the system. In addition, the light receiving optical system is introduced into a light guide device such as an optical fiber device through a lens system designed such that the focal point is located at a measurement point which is a converging point of the irradiation light, and is transmitted to a signal processing device. Lead.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】DWDMフィルタを製
造する際には、ガラス基板を高速で回転させながら、成
膜が行われる。これは、仮に、ガラス基板表面に飛翔し
てくる蒸着粒子の量が基板上の場所に依存して不均一で
あっても、ガラス基板上の回転方向(同一半径の場所)
の各位置で均一になるようにして均一な膜厚を得ようと
するものである。
When a DWDM filter is manufactured, a film is formed while rotating a glass substrate at a high speed. This is because even if the amount of evaporated particles flying on the surface of the glass substrate is not uniform depending on the location on the substrate, the rotation direction on the glass substrate (the location of the same radius)
In order to obtain a uniform film thickness by making the positions uniform at each position.

【0008】ところで、DWDMフィルタの特性は、積
層される各薄膜の膜厚によって大きく左右される。それ
ゆえ、ガラス基板上に成膜される領域の半径方向での膜
厚分布を測定しながら成膜プロセスを制御する必要があ
る。
[0008] The characteristics of the DWDM filter largely depend on the thickness of each thin film to be laminated. Therefore, it is necessary to control the film formation process while measuring the film thickness distribution in the radial direction of the region formed on the glass substrate.

【0009】しかるに、ガラス基板上に形成される薄膜
の膜厚は、回転方向においては上述の通り均一とするこ
とができても、半径方向においては必ずしも均一である
とはいえない。すなわち、蒸着源から基板の各点までの
距離は、基板中心点から基板周辺点に近づくにつれて僅
かながら長くなり、かつ、面積も広がるために、成膜さ
れる各薄膜の膜厚は基板の半径方向で徐々に変化し、均
一な膜厚が得られないという問題がある。
However, the thickness of the thin film formed on the glass substrate can be uniform in the rotation direction as described above, but is not necessarily uniform in the radial direction. That is, the distance from the evaporation source to each point on the substrate slightly increases as the distance from the center of the substrate to the peripheral point of the substrate increases, and the area also increases. There is a problem that the film thickness changes gradually in the direction and a uniform film thickness cannot be obtained.

【0010】一方、従来の膜厚モニタ方法では基板全体
をモニタしながら成膜しているわけではない。このた
め、成膜後の基板は、蒸着部分の全部が使用できるわけ
ではなく、膜厚をモニタで厳密に管理している部分(ス
イート・スポット)のみが使用可能であるとい不都合が
あった。例えば、100GHzのバンドパスフィルタ用
の多層膜を成膜するケースでは、直径100mmの基板
を使用したとしてもそのうちの僅か20mm径程度の領
域のみが仕様を満たすに過ぎないというごとくである。
このため、上記歩留まりの低さが必然的に製品としての
価格を高くしたり、製品供給能力の低下として現れると
いう結果を招いていた。
On the other hand, in the conventional film thickness monitoring method, the film is not formed while monitoring the entire substrate. For this reason, on the substrate after film formation, not all of the deposited portion can be used, but only a portion (sweet spot) whose film thickness is strictly controlled by a monitor can be used. For example, in the case of forming a multilayer film for a 100 GHz band-pass filter, even if a substrate having a diameter of 100 mm is used, only a region having a diameter of only about 20 mm out of the substrate satisfies the specification.
For this reason, the low yield inevitably increases the price as a product or causes a reduction in product supply capability.

【0011】更に、従来の膜厚モニタ方法として、成膜
される基板の近傍に成膜モニタ板を配置し成膜モニタ板
上に形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ膜
厚に基づいて成膜プロセスを制御する方法が知られてい
るが、かかる方法では、成膜モニタ基板は実際の成膜基
板とは異なる位置に配置されることとなるため、成膜モ
ニタ板上の膜厚が必ずしも実際のガラス基板上に成膜さ
れた膜厚には一致せず各薄膜について充分な膜厚測定精
度が得られないという問題や、モニタ膜厚の測定結果か
ら薄膜の膜厚を求めるに際しての補正条件を予め決定す
る必要が生じるといった問題があった。
Further, as a conventional film thickness monitoring method, a film formation monitor plate is arranged near a substrate on which a film is formed, and the film thickness of the monitor thin film formed on the film formation monitor plate is measured. Although a method of controlling a film formation process based on the method is known, in such a method, the film formation monitor substrate is disposed at a position different from the actual film formation substrate, The film thickness does not always match the actual film thickness formed on the glass substrate, and sufficient film thickness measurement accuracy cannot be obtained for each thin film. There has been a problem that it is necessary to determine in advance the correction conditions for the calculation.

【0012】本発明は、上述の背景の下でなされたもの
であり、ガラス基板上に成膜される薄膜の膜厚を直接測
定するとともに、基板の半径方向での膜厚測定が可能な
受光光学系を備えた膜厚測定装置を有する薄膜形成装置
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under the above-mentioned background, and directly measures the thickness of a thin film formed on a glass substrate and detects light in the radial direction of the substrate. It is an object of the present invention to provide a thin film forming apparatus having a film thickness measuring device having an optical system.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の薄膜形成装置は、真空成膜室内において
被成膜体を回転させながら表面に薄膜を形成する成膜装
置と、上記被成膜体上に形成される薄膜の膜厚を光学的
方法によって測定するための膜厚測定装置とを有する薄
膜形成装置において、上記膜厚測定装置は、上記薄膜に
光を照射する光照射光学系と、この光照射光学系を通じ
て照射された光が上記薄膜を透過又は反射して生じた信
号光を受光して外部に導く受光光学系と、外部に導かれ
た信号光を処理して膜厚に対応する物理量を算出する信
号処理装置とを有し、上記受光光学系は上記被成膜体上
に薄膜が形成される範囲を移動可能な受光部を有し、上
記光照射光学系は上記受光部の移動量に対応して移動す
る光照射部を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a thin film forming apparatus of the present invention comprises: a film forming apparatus for forming a thin film on a surface while rotating a film to be formed in a vacuum film forming chamber; A film thickness measuring device for measuring a film thickness of a thin film formed on the film-forming object by an optical method, wherein the film thickness measuring device is configured to irradiate light to the thin film. An irradiation optical system, a light receiving optical system for receiving signal light generated by transmitting or reflecting the light irradiated through the light irradiation optical system through the thin film and guiding the signal light to the outside, and processing the signal light guided to the outside. A signal processing device for calculating a physical quantity corresponding to the film thickness, wherein the light-receiving optical system has a light-receiving section movable in a range where a thin film is formed on the film-forming body; The system has a light irradiation unit that moves according to the amount of movement of the light receiving unit. It is characterized in.

【0014】好ましくは、本発明の薄膜形成装置は、上
記成膜装置が、上記被成膜体表面に薄膜を形成する物質
を蒸着させる際に、この蒸着する物質にイオン照射しな
がら行うイオンアシスト蒸着法(Ion Assist
ed Deposition)を用いたものであること
を特徴とする。
Preferably, in the thin film forming apparatus according to the present invention, when the film forming apparatus deposits a substance for forming a thin film on the surface of the object to be deposited, the film forming apparatus irradiates the substance to be deposited with ions. Evaporation method (Ion Assist
ed Deposition).

【0015】また、好ましくは、本発明の薄膜形成装置
は、上記被成膜体上に形成される薄膜が多層膜であり、
上記成膜装置は上記被成膜体上に異なる材料の薄膜を重
ねて形成できるものであり、上記膜厚測定装置によって
各膜厚を測定し、所望の材料及び膜厚を次々と形成して
いくものであることを特徴とする。
Preferably, in the thin film forming apparatus of the present invention, the thin film formed on the object to be formed is a multilayer film,
The film forming apparatus is capable of forming a thin film of a different material on the object to be formed by stacking the thin films. The film thickness measuring apparatus measures each film thickness, and sequentially forms desired materials and film thicknesses. It is characterized by the fact that

【0016】更に、好ましくは、本発明の薄膜形成装置
は、上記被成膜体がガラス基板であり、上記多層膜が、
屈折率の異なる誘電体薄膜を多層に重ねて形成されたも
のであり、DWDM(Dense Wavelengt
h Division Multiplexing;高
密度波長分割多重)通信方式に波長分割用フィルタとし
て用いることができるものであることを特徴とする。
Still preferably, in a thin film forming apparatus according to the present invention, the object to be deposited is a glass substrate, and the multilayer film is
It is formed by laminating dielectric thin films having different refractive indexes in multiple layers, and is formed by DWDM (Dense Wavelength).
h Division Multiplexing (Dense Wavelength Division Multiplexing) It is characterized in that it can be used as a wavelength division filter in a communication system.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の態様にかか
る薄膜形成装置の全体構造を示す図である。
FIG. 1 is a view showing the entire structure of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0018】図1において、この実施の形態にかかる薄
膜形成装置は、基台1上に支柱1a及び1bによって支
持された真空成膜室2と、適宜の場所に設置された信号
処理装置3とを有する。真空成膜室2は、真空隔壁2a
によって内外が仕切られ、真空ポンプ2bによって内部
を高真空に維持できるようになっている。
In FIG. 1, a thin film forming apparatus according to this embodiment comprises a vacuum film forming chamber 2 supported on a base 1 by columns 1a and 1b, and a signal processing apparatus 3 installed at an appropriate place. Having. The vacuum film forming chamber 2 includes a vacuum partition 2a.
The inside and the outside are partitioned by the vacuum pump 2b, so that the inside can be maintained at a high vacuum by the vacuum pump 2b.

【0019】真空成膜室2の内部底面の一部領域には、
蒸着装置21、イオン銃22等が設けられている。ま
た、真空成膜室2の内部底面の他の領域には、透明窓部
24が設けられている。さらに、真空成膜室2の上部中
央の外側にはモータ25が設置され、このモータ25の
回転軸25aが真空成膜室2内に真空シールしながら真
空隔壁2aを貫通して延長され、その先端部に基板保持
装置25bが取り付けられている。この基板保持装置2
5bは、中央部に貫通孔を有するガラス基板100の貫
通孔に挿入されてこれを保持し、モータ25によってガ
ラス基板100を回転できるようにするものである。
In a partial area of the inner bottom surface of the vacuum film forming chamber 2,
A vapor deposition device 21, an ion gun 22, and the like are provided. Further, a transparent window 24 is provided in another area of the inner bottom surface of the vacuum film forming chamber 2. Further, a motor 25 is provided outside the upper center of the vacuum film forming chamber 2, and a rotation shaft 25 a of the motor 25 extends through the vacuum partition 2 a while vacuum sealing the inside of the vacuum film forming chamber 2. The substrate holding device 25b is attached to the tip. This substrate holding device 2
5b is inserted into the through-hole of the glass substrate 100 having a through-hole at the center and holds it, so that the glass substrate 100 can be rotated by the motor 25.

【0020】また、ガラス基板100の上側には受光光
学系4が配置されるようになっている。この受光光学系
4は、光ファイバ装置41と受光レンズ42とを有し、
光ファイバ装置41の先端受光部と受光レンズ42とが
所定の配置関係で受光ブロック部43に保持されたもの
である。また、この受光ブロック部43は移動棒44に
取り付けられ、この移動棒44が外部に設けられた駆動
機構45によって水平方向に移動できるようになってい
る。
A light receiving optical system 4 is arranged above the glass substrate 100. The light receiving optical system 4 has an optical fiber device 41 and a light receiving lens 42,
The light-receiving end of the optical fiber device 41 and the light-receiving lens 42 are held by the light-receiving block 43 in a predetermined arrangement relationship. The light receiving block 43 is attached to a moving rod 44, and the moving rod 44 can be moved in a horizontal direction by a driving mechanism 45 provided outside.

【0021】ここで、光ファイバ装置41に真空用フレ
キシブルチューブを用いた場合にはチューブそのものに
より真空を維持するという制約から必然的にチューブの
フレキシビリティーを充分に確保できず、移動棒44の
駆動により移動する受光ブロック43のスムースな動き
を担保できないとの問題が生じる。そこで、光ファイバ
装置には大気用フレキシブルチューブを用いることとし
ている。
Here, when a vacuum flexible tube is used for the optical fiber device 41, sufficient flexibility of the tube cannot necessarily be ensured due to the restriction of maintaining the vacuum by the tube itself. A problem arises in that the smooth movement of the light receiving block 43 moved by driving cannot be ensured. Therefore, a flexible tube for the atmosphere is used for the optical fiber device.

【0022】図2及び図3を参照しながら、光ファイバ
装置41及び真空シール部5の構成の一例を説明する。
光ファイバ装置41は、フレキシブルチューブ41aの
中に、多数の光ファイバ素線41bを収納したものであ
る。フレキシブルチューブ41aは、幅方向の両端部を
折り曲げたステンレスの2つの帯状体を螺旋状に巻い
て、それぞれ折り曲げた部分をはめ込むようにしてチュ
ーブ状に形成したものである。
An example of the structure of the optical fiber device 41 and the vacuum seal unit 5 will be described with reference to FIGS.
The optical fiber device 41 has a large number of optical fiber wires 41b accommodated in a flexible tube 41a. The flexible tube 41a is formed in a tubular shape by spirally winding two stainless steel strips whose both ends in the width direction are bent, and fitting the bent portions.

【0023】このフレキシブルチューブ41aは、特
に、内側と外側とがシールされていないもので、優れた
フレキシビリティーを確保しながら、内側の光ファイバ
素線41bを効果的に保護できるものである。
The flexible tube 41a is not particularly sealed between the inside and the outside, and can effectively protect the inside optical fiber 41b while ensuring excellent flexibility.

【0024】真空シール部5は、真空隔壁2aの貫通孔
にはめ込まれたフランジ部51のフランジ孔51aに光
ファイバ装置41を通し、フランジ孔51a内に接着剤
52を充填させたものである。この場合、接着剤52が
フランジ孔51aの内周壁と前記光ファイバ装置41と
の間の間隙を完全に埋めるようにすることは勿論のこ
と、フレキシブルチューブ41aの内部に入り込んで、
フレキシブルチューブ41aの内部をも完全に満たすよ
うにする。
The vacuum seal portion 5 is one in which an optical fiber device 41 is passed through a flange hole 51a of a flange portion 51 fitted into a through hole of the vacuum partition 2a, and an adhesive 52 is filled in the flange hole 51a. In this case, the adhesive 52 not only completely fills the gap between the inner peripheral wall of the flange hole 51a and the optical fiber device 41, but also enters the inside of the flexible tube 41a,
The inside of the flexible tube 41a is also completely filled.

【0025】すなわち、光ファイバ装置41の長手方向
に直交する切断面において、フレキシブルチューブ41
aの内壁と光ファイバ素線41bとの間に形成される間
隙及び光ファイバ素線41bどうしの間に形成される間
隙を接着剤52で完全に満たすようにする。これによ
り、光ファイバ装置41をフランジ部51に接着固定す
ると同時に真空隔壁2aの内外を真空シールするもので
ある。かかる真空シールにより、真空成膜室のリークの
レベルが1.3×10−6Pa・m/秒に保たれるよ
うにする。ここで、接着剤として、真空用接着剤を用
い、接着の際には、脱泡(接着剤内の空気抜き)を十分
に行い、加圧充填する。
That is, in the section perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber device 41, the flexible tube 41
The gap formed between the inner wall of the optical fiber a and the optical fiber 41b and the gap formed between the optical fiber 41b are completely filled with the adhesive 52. Thereby, the optical fiber device 41 is bonded and fixed to the flange portion 51, and at the same time, the inside and the outside of the vacuum partition 2a are vacuum-sealed. With such a vacuum seal, the leak level in the vacuum film formation chamber is kept at 1.3 × 10 −6 Pa · m 3 / sec. Here, a vacuum adhesive is used as the adhesive, and at the time of bonding, defoaming (venting of air in the adhesive) is sufficiently performed, and pressure filling is performed.

【0026】この様に、光ファイバ装置41に用いられ
るフレキシブルチューブを大気用フレキシブルチューブ
としたことにより充分なフレキシビリティーを確保で
き、受光光学系4は、ガラス基板100の上方で、この
ガラス基板100の半径方向においてその受光位置を自
在にかつ精度良く選定できるようになっている。
As described above, since the flexible tube used for the optical fiber device 41 is a flexible tube for the atmosphere, sufficient flexibility can be ensured. The light receiving position can be freely and accurately selected in the 100 radial directions.

【0027】光ファイバ装置41は、真空シール部5を
通じて外部に延長され、信号処理装置3に接合されてい
る。これにより、後述する光源からの照射光Lの照射
によって生じた信号光Lは、受光レンズ42によって光
ファイバ装置41に導入されて信号処理装置3に導かれ
るようになっている。信号処理装置3は、照射光が薄膜
を通過する際に薄膜の表裏面で生じる反射光の位相差が
膜厚で変化することに起因して生じる表裏面の反射光ど
うしの干渉の変化により、結果的に信号光強度が膜厚に
依存して変化することを利用して膜厚を算出するもので
ある。
The optical fiber device 41 is extended outside through the vacuum seal portion 5 and is joined to the signal processing device 3. Thus, the signal light L caused by the irradiation of the irradiation light L 0 from the light source to be described later is adapted to be guided is introduced into the optical fiber 41 to the signal processing device 3 by the light receiving lens 42. The signal processing device 3 changes the interference between the reflected lights on the front and back surfaces caused by the phase difference of the reflected light generated on the front and back surfaces of the thin film when the irradiation light passes through the thin film, resulting from the change in the film thickness. As a result, the film thickness is calculated using the fact that the signal light intensity changes depending on the film thickness.

【0028】照射光Lは、透明窓24の外に設けられ
た光照射光学系6からの光が用いられる。この光照射光
学系6は、光源60からの光を光ファイバ装置61で導
光して出射レンズ62を通じてガラス基板100の測定
点に照射するようになっている。この光ファイバ装置6
1は、図示しない保護チューブ内に多数の光ファイバ素
線が収納されたものである。
The irradiation light L 0 is light from the light irradiation optical system 6 provided outside the transparent window 24 is used. The light irradiation optical system 6 guides the light from the light source 60 by the optical fiber device 61 and irradiates the measurement point on the glass substrate 100 through the emission lens 62. This optical fiber device 6
Reference numeral 1 denotes a large number of optical fiber wires housed in a protection tube (not shown).

【0029】この場合、光ファイバ装置61の光出射端
と出射レンズ62とは、出射ブロック63によって所定
の配置関係に保持され、さらに、この出射ブロック63
は移動棒64に固定され、この移動棒64は、駆動機構
65によって水平方向に移動自在になっている。これに
より、ガラス基板100への照射光Lの照射点(測定
点)を、ガラス基板100の半径方向の任意の位置に設
定できるようになっている。
In this case, the light emitting end of the optical fiber device 61 and the emitting lens 62 are maintained in a predetermined positional relationship by the emitting block 63.
Is fixed to a moving rod 64, and the moving rod 64 is horizontally movable by a driving mechanism 65. Accordingly, the irradiation point of the irradiation light L 0 to the glass substrate 100 (the measuring point), it is possible to set an arbitrary position in the radial direction of the glass substrate 100.

【0030】上記光照射光学系の光照射部は、上記受光
光学系の受光部の移動量に対応して移動するように設定
されているから、光照射部から射出されてガラス基板を
透過してきた信号光は、常に光ファイバ装置41へと導
かれることなり、ガラス基板100の半径方向の任意の
位置での膜厚測定が可能となる。
The light irradiating section of the light irradiating optical system is set so as to move in accordance with the amount of movement of the light receiving section of the light receiving optical system, so that it is emitted from the light irradiating section and transmitted through the glass substrate. The signal light is always guided to the optical fiber device 41, and the film thickness can be measured at an arbitrary position in the radial direction of the glass substrate 100.

【0031】なお、基台1上には、蒸着装置21の電源
210、イオン銃22の電源220等の必要な装置が設
けられるようになっている。
On the base 1, necessary devices such as a power source 210 of the vapor deposition device 21 and a power source 220 of the ion gun 22 are provided.

【0032】次に、上述の薄膜形成装置によって、DW
DM用フィルタを製造する例を説明する。DWDM用フ
ィルタは、例えば、厚さ10mm程度の石英ガラス等の
光学ガラス基板上に厚さ220〜235nmのTa
の薄膜と、厚さ250〜260nmのSiOの薄膜
とを交互に重ねて80〜260層程度形成したものであ
る。この場合、各薄膜層の厚さの精度は、設計値からの
誤差を0.1%以下に押さえることが要請される。
Next, the DW is formed by the thin film forming apparatus described above.
An example of manufacturing a DM filter will be described. The DWDM filter is formed, for example, on an optical glass substrate such as quartz glass having a thickness of about 10 mm by using Ta 2 O having a thickness of 220 to 235 nm.
5 and a thin film of SiO 2 having a thickness of 250 to 260 nm are alternately stacked to form about 80 to 260 layers. In this case, the accuracy of the thickness of each thin film layer is required to keep the error from the design value at 0.1% or less.

【0033】しかるに、ガラス基板上に形成される薄膜
の膜厚は、回転方向においては上述の通り均一とするこ
とができても、半径方向においては必ずしも均一である
とはいえない。すなわち、蒸着源から基板の各点までの
距離は、基板中心点から基板周辺点に近づくにつれて僅
かながら長くなり、かつ、面積も広がるために、成膜さ
れる各薄膜の膜厚は基板の半径方向で徐々に変化する。
Although the thickness of the thin film formed on the glass substrate can be made uniform in the rotational direction as described above, it is not always uniform in the radial direction. That is, the distance from the evaporation source to each point on the substrate becomes slightly longer as the distance from the center point of the substrate to the peripheral point of the substrate increases, and the area also increases. It changes gradually in the direction.

【0034】例えば図4に示すように基板の中心近傍
(基板中心からの半径R1の点)の位置に成膜された膜
の膜厚D1に比べ、基板の周辺近傍(基板中心からの半
径R2の点)の位置に成膜された膜の膜厚D2は厚くな
る。その結果、成膜後の積層膜は、いわゆる「すり鉢
状」の膜厚分布を有し、基板全面で均一な膜厚が得られ
ないという問題がある。一方、DWDM用フィルタに求
められる仕様を満足する製品を歩留まり良く成膜するた
めには、基板内での膜厚むらを0.3%以下に押さえる
ことが求められている。
For example, as shown in FIG. 4, compared with the film thickness D1 of the film formed near the center of the substrate (point of radius R1 from the center of the substrate), it is closer to the periphery of the substrate (radius R2 from the center of the substrate). The point D) becomes thicker. As a result, the laminated film after film formation has a so-called “mortar-shaped” film thickness distribution, and there is a problem that a uniform film thickness cannot be obtained over the entire surface of the substrate. On the other hand, in order to form a film that satisfies the specifications required for a DWDM filter with a good yield, it is required to suppress the film thickness unevenness in the substrate to 0.3% or less.

【0035】以下、本実施の形態にかかる薄膜形成装置
によって、上記ガラス基板上に多層膜を形成する手順を
説明する。まず、真空成膜室2内の蒸着装置21に、T
薄膜蒸着用の蒸発源たるターゲット211及び
SiO薄膜蒸着用の蒸着源たるターゲット212を設
置する。
Hereinafter, a procedure for forming a multilayer film on the glass substrate by the thin film forming apparatus according to the present embodiment will be described. First, the vapor deposition device 21 in the vacuum film formation chamber 2 receives T
installing a 2 O 5 evaporation source serving the target 211 and the SiO 2 deposition source serving the target 212 for thin film deposition for thin film deposition.

【0036】次に、基板保持装置25bに石英ガラス基
板100を保持する。次に、真空ポンプ2bにより、真
空成膜室2内を1×10−5Pa以下の真空にする。次
に、モータ25によってガラス基板100を1000r
pmの回転速度で回転させながら、蒸着装置21及びイ
オン銃22を作動させ、ガラス基板100上に薄膜を形
成させていく。蒸着装置21は、ターゲット211又は
212の何れかに電子線を照射して加熱し、蒸着物質を
蒸着させてガラス基板100に向けて蒸着粒子を飛翔さ
せる。イオン銃22は、Oイオンをガラス基板100
に向かう蒸着粒子に衝突させることによりガラス基板1
00上に形成される薄膜を堅固な膜にする。1層の薄膜
が所定厚さになったら、蒸着装置21に所定の操作をし
て蒸着させるターゲットを切り替えて同様にして次の薄
膜の成膜を行う。この操作を繰り返して所定の層数の多
層膜を形成する。
Next, the quartz glass substrate 100 is held by the substrate holding device 25b. Next, the inside of the vacuum film forming chamber 2 is evacuated to 1 × 10 −5 Pa or less by the vacuum pump 2b. Next, the glass substrate 100 is moved 1000 r by the motor 25.
While rotating at a rotation speed of pm, the vapor deposition device 21 and the ion gun 22 are operated to form a thin film on the glass substrate 100. The vapor deposition apparatus 21 irradiates and heats the target 211 or 212 with an electron beam to vapor-deposit a vapor-deposited substance and fly vapor-deposited particles toward the glass substrate 100. The ion gun 22 converts O + ions into a glass substrate 100.
The glass substrate 1
The thin film formed on the substrate is made firm. When the thickness of one thin film reaches a predetermined thickness, a predetermined operation is performed on the vapor deposition device 21 to switch a target to be vapor-deposited, and a next thin film is formed in the same manner. This operation is repeated to form a multilayer film having a predetermined number of layers.

【0037】上記成膜と併せて、波長1550nm近傍
の照射光Lを薄膜が形成されている基板100に照射
し、その透過光Lを受光光学系4によって受光し、信号
処理装置3によって処理することにより、形成された薄
膜の膜厚が測定され、膜厚を監視しながら成膜が行われ
る。すなわち、多層に積層される各薄膜の膜厚が、設計
値に対して誤差を0.1%以下になるように超高精度に
制御しながら成膜される。
[0037] In conjunction with the above film formation, the irradiation light L 0 of the wavelength 1550nm vicinity irradiating the substrate 100 on which a thin film is formed, and receiving the transmitted light L by the light receiving optical system 4, processing by the signal processing device 3 By doing so, the film thickness of the formed thin film is measured, and the film is formed while monitoring the film thickness. That is, the films are formed while controlling the film thickness of each of the thin films stacked in multiple layers with ultra-high accuracy so that the error is 0.1% or less with respect to the design value.

【0038】更に、基板上に薄膜が形成される範囲を移
動可能な受光光学系と、上記受光光学系の移動に対応し
て移動可能な光照射光学系とを有することにより、基板
の半径方向での膜厚をモニタしながら成膜が行われるた
め、基板内での膜厚むらを0.3%以下に押さえるよう
に制御しながら成膜される。そして、DWDM用フィル
タは、通常、直径250mm程度の円板状の石英ガラス
等の光学ガラス基板上に上記多層膜を形成した後、この
ガラス基板をカットして1.4×1.4mmの四角形
状の多数のチップにするという方法で製造される。
Further, by having a light receiving optical system movable in a range where a thin film is formed on the substrate and a light irradiation optical system movable corresponding to the movement of the light receiving optical system, Since the film formation is performed while monitoring the film thickness in the above step, the film formation is performed while controlling the film thickness unevenness in the substrate to 0.3% or less. In general, the DWDM filter is formed by forming the multilayer film on an optical glass substrate such as a quartz glass disk having a diameter of about 250 mm, and then cutting the glass substrate to form a 1.4 × 1.4 mm 2 . It is manufactured by a method of forming a large number of square chips.

【0039】上述の実施の形態にかかる薄膜形成装置に
あっては、真空成膜室内に受光端を配置した光ファイバ
を真空成膜室にそのまま延長して信号処理装置に導くよ
うにしているので、信号光を損失なく信号処理装置に導
くことができる。これにより、S/Nの良い測定を可能
にしている。
In the thin film forming apparatus according to the above-described embodiment, the optical fiber having the light receiving end disposed in the vacuum film forming chamber is directly extended into the vacuum film forming chamber and guided to the signal processing device. The signal light can be guided to the signal processing device without loss. As a result, measurement with good S / N is enabled.

【0040】また、上述の実施の形態にかかる薄膜形成
装置においては、基板上に成膜される薄膜の膜厚を成膜
領域全体についてモニタしながら成膜しているため、膜
厚をモニタで厳密に管理している部分(スイート・スポ
ット)の領域が従来の膜厚モニタ方法に比較して広が
る。したがって、所望する特性を有するDWDMフィル
タとして使用可能な領域が広く取れることとなる結果、
歩留まり及び製品供給能力の向上とともに製品を安価に
提供することが可能となる。
In the thin film forming apparatus according to the above-described embodiment, since the film thickness of the thin film formed on the substrate is monitored while monitoring the film thickness over the entire film forming region, the film thickness can be monitored. The area of the strictly controlled portion (sweet spot) expands as compared with the conventional film thickness monitoring method. Therefore, the area usable as a DWDM filter having desired characteristics can be widened.
It is possible to provide a product at a low cost while improving the yield and the product supply capacity.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、真空成
膜室内において被成膜体を回転させつつ光学的方法によ
り膜厚を測定しながら表面に薄膜を形成する薄膜形成装
置において、膜厚測定装置の光照射光学系と受光光学系
の各々を移動可能とし、被成膜体上に薄膜が形成される
範囲を移動可能な受光光学系と、上記受光光学系の移動
に対応して移動可能な光照射光学系とを有することとし
たものであり、これにより、被成膜体の半径方向での膜
厚測定が可能な膜厚測定装置を有する薄膜形成装置を得
ているものである。
As described in detail above, the present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a thin film on a surface while measuring a film thickness by an optical method while rotating an object in a vacuum film forming chamber. Each of the light irradiation optical system and the light receiving optical system of the film thickness measuring device is movable, and the light receiving optical system capable of moving the range in which the thin film is formed on the film-forming object and the movement of the light receiving optical system are supported. And a light irradiation optical system that is movable by using the thin film forming apparatus having a film thickness measuring apparatus capable of measuring the film thickness in the radial direction of the film formation object. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施の形態にかかる薄膜形成
装置の全体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、本発明の実施の態様にかかる薄膜形成
装置の真空シール部を示す一部破断断面図である。
FIG. 2 is a partially cutaway sectional view showing a vacuum seal portion of the thin film forming apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】図3は、図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2;

【図4】図4は、イオンアシスト蒸着法で成膜した場合
の基板面内での膜厚分布の様子を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a film thickness distribution in a substrate surface when a film is formed by an ion assisted vapor deposition method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 真空成膜室 2a 真空隔壁 3 信号処理装置 4 受光光学系 41 光ファイバ装置 41a フレキシブルチューブ 41b 光ファイバ素線 5 真空シール部 6 光照射光学系 100 ガラス基板 Reference Signs List 2 vacuum film forming chamber 2a vacuum partition 3 signal processing device 4 light receiving optical system 41 optical fiber device 41a flexible tube 41b optical fiber wire 5 vacuum seal part 6 light irradiation optical system 100 glass substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA30 BB01 BB17 BB22 FF51 LL02 UU02 4K029 AA09 AA24 BB02 BC07 BD00 CA09 EA00 EA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA30 BB01 BB17 BB22 FF51 LL02 UU02 4K029 AA09 AA24 BB02 BC07 BD00 CA09 EA00 EA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空成膜室内において被成膜体を回転さ
せながら表面に薄膜を形成する成膜装置と、前記被成膜
体上に形成される薄膜の膜厚を光学的方法によって測定
するための膜厚測定装置とを有する薄膜形成装置におい
て、 前記膜厚測定装置は、前記薄膜に光を照射する光照射光
学系と、この光照射光学系を通じて照射された光が前記
薄膜を透過又は反射して生じた信号光を受光して前記成
膜装置の外部に導く受光光学系と、前記成膜装置の外部
に導かれた信号光を処理して膜厚を算出する信号処理装
置とを有し、 前記受光光学系は前記被成膜体上に薄膜が形成される範
囲を移動可能な受光部を有し、 前記光照射光学系は前記受光部の移動量に対応して移動
する光照射部を有すること、を特徴とする薄膜形成装
置。
1. A film forming apparatus for forming a thin film on a surface while rotating a film-forming object in a vacuum film-forming chamber, and measuring a film thickness of the thin film formed on the film-forming object by an optical method. A thin film forming apparatus comprising: a light irradiation optical system that irradiates light to the thin film; and light irradiated through the light irradiation optical system transmits through the thin film. A light receiving optical system that receives the reflected signal light and guides the signal light to the outside of the film forming apparatus, and a signal processing apparatus that processes the signal light guided to the outside of the film forming apparatus to calculate the film thickness. The light receiving optical system has a light receiving unit that can move in a range where a thin film is formed on the object to be deposited, and the light irradiation optical system has light that moves according to the amount of movement of the light receiving unit. An apparatus for forming a thin film, comprising: an irradiation unit.
【請求項2】 前記成膜装置が、前記被成膜体表面に薄
膜を形成する物質を蒸着させる際に、この蒸着する物質
にイオン照射しながら行うイオンアシスト蒸着法(Io
n Assisted Deposition)を用い
たものであること、を特徴とする請求項1に記載の薄膜
形成装置。
2. An ion-assisted vapor deposition method (Io) in which the film forming apparatus deposits a substance for forming a thin film on the surface of the object to be deposited while irradiating the substance with ions with ions.
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the apparatus uses an n-assisted deposition.
【請求項3】 前記被成膜体上に形成される薄膜が多層
膜であり、前記成膜装置は前記被成膜体上に異なる材料
の薄膜を重ねて形成できるものであり、前記膜厚測定装
置によって各薄膜の膜厚を測定し、所望の材料及び膜厚
の薄膜を次々と形成していくものであること、を特徴と
する請求項1又は請求項2のいずれかに記載の薄膜形成
装置。
3. A thin film formed on the object to be deposited is a multilayer film, and the film forming apparatus is capable of forming thin films of different materials on the object to be deposited in an overlapping manner. 3. The thin film according to claim 1, wherein the thickness of each thin film is measured by a measuring device, and thin films of a desired material and thickness are formed one after another. Forming equipment.
【請求項4】 前記被成膜体がガラス基板であり、前記
多層膜が、屈折率の異なる誘電体薄膜を多層に重ねて形
成されたものであり、DWDM(DenseWavel
ength Division Multiplexi
ng;高密度波長分割多重)通信方式に波長分割用フィ
ルタとして用いることができるものであること、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薄膜形
成装置。
4. A DWDM (Dense Wave) wherein the object to be deposited is a glass substrate, and the multilayer film is formed by laminating dielectric thin films having different refractive indices in multiple layers.
angle Division Multiplexi
4. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thin film forming apparatus can be used as a wavelength division filter in a communication system (ng; high-density wavelength division multiplexing).
JP2001106372A 2001-04-04 2001-04-04 Thin film formation device Pending JP2002303510A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001106372A JP2002303510A (en) 2001-04-04 2001-04-04 Thin film formation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001106372A JP2002303510A (en) 2001-04-04 2001-04-04 Thin film formation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002303510A true JP2002303510A (en) 2002-10-18

Family

ID=18958890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001106372A Pending JP2002303510A (en) 2001-04-04 2001-04-04 Thin film formation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002303510A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052180A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Fujifilm Corp Apparatus for measuring vapor deposition flux, and vacuum vapor deposition device
CN102517559A (en) * 2011-12-28 2012-06-27 北京奥博泰科技有限公司 On-line film-thickness direct monitoring system of optical characteristics of substrate and method
CN103726019A (en) * 2013-12-13 2014-04-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 Design method for baffle capable of improving coating film uniformity of spherical optical element
CN106338252A (en) * 2016-09-28 2017-01-18 铜陵市铜创电子科技有限公司 Metalized film defect on-line detection-cutting method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012052180A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Fujifilm Corp Apparatus for measuring vapor deposition flux, and vacuum vapor deposition device
CN102517559A (en) * 2011-12-28 2012-06-27 北京奥博泰科技有限公司 On-line film-thickness direct monitoring system of optical characteristics of substrate and method
CN103726019A (en) * 2013-12-13 2014-04-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 Design method for baffle capable of improving coating film uniformity of spherical optical element
CN103726019B (en) * 2013-12-13 2015-10-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 Improve the method for design of the baffle plate of spherical optics element plated film homogeneity
CN106338252A (en) * 2016-09-28 2017-01-18 铜陵市铜创电子科技有限公司 Metalized film defect on-line detection-cutting method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7927472B2 (en) Optical film thickness controlling method, optical film thickness controlling apparatus, dielectric multilayer film manufacturing apparatus, and dielectric multilayer film manufactured using the same controlling apparatus or manufacturing apparatus
US7008518B2 (en) Method and apparatus for monitoring optical characteristics of thin films in a deposition process
US20100170437A1 (en) Dynamic Film Thickness Control System/Method and its Utilization
US6475557B1 (en) Method for manufacturing optical filter
JP2002303510A (en) Thin film formation device
JP4072889B2 (en) Vacuum deposition system
WO2015004755A1 (en) Optical film thickness measurement device, thin film forming device, and method for measuring film thickness
JP2010018851A (en) Film deposition apparatus
WO2023079770A1 (en) Device for controlling film formation, film forming device, and film forming method
JP2002115054A (en) Thin film deposition apparatus
JP3776301B2 (en) Thin film forming equipment
JP6218566B2 (en) Thin film forming apparatus and thin film forming method
CN1257307C (en) Double scanning thin film processing system
JP2002115055A (en) Thin film deposition apparatus
JP3656038B2 (en) Optical monitor and thin film forming apparatus
JP2000171630A (en) Formation of multilayered optical thin film
JP4049458B2 (en) Thin film thickness measuring apparatus and thin film thickness measuring method
KR102010319B1 (en) Pulse Laser Deposition Equipment Comprising Vacuum Chamber
JP2006292444A (en) Film thickness measuring device, and thin film forming device using film thickness measuring device
JP2005154855A (en) Vacuum film deposition system for optical multilayer film, and method of depositing optical multilayer film
JP2006337303A (en) Apparatus for measuring humidity in vacuum chamber
WO2021235195A1 (en) Laser processing apparatus
JP2003082456A (en) Vacuum film deposition apparatus
JP2000171602A (en) Formation of multilayered optical thin films and apparatus for forming multilayered optical thin films
JP2005301032A (en) Optical thin film forming apparatus, optical thin film forming method and optical element

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040616