JP2003149437A - Device and method for manufacturing multilayer film optical filter - Google Patents

Device and method for manufacturing multilayer film optical filter

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JP2003149437A
JP2003149437A JP2001352688A JP2001352688A JP2003149437A JP 2003149437 A JP2003149437 A JP 2003149437A JP 2001352688 A JP2001352688 A JP 2001352688A JP 2001352688 A JP2001352688 A JP 2001352688A JP 2003149437 A JP2003149437 A JP 2003149437A
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JP
Japan
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vapor deposition
optical filter
shutter
multilayer optical
substrate
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Application number
JP2001352688A
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Japanese (ja)
Inventor
Shin Noguchi
伸 野口
Takashi Sato
孝 佐藤
Hideji Takahashi
秀治 高橋
Toshio Kobayashi
俊雄 小林
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that the characteristics of a DWDM multilayer film optical filter having many layers are deteriorated due to the variation of a filming speed or the ruggedness or the like of a deposition material by dropping a deposition substrate stuck to a shutter on the deposition material at the time of preliminary heating of the evaporation material during the filming of the filter. SOLUTION: Since a part 30 at least opposed to the evaporation material 20 out of the shutter 10 covering the material 20 is constituted of the same substance of the material 20, the variation of the filming speed and the ruggedness of the deposition material are not generated because a deposited substance dropped at the time of preliminary heating is constituted of the same material as the desposition material. Consequently the multilayer film optical filter having high characteristics can be stably manufactured.

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】本発明は光通信システムで使
用される誘電体多層膜光学フィルターの製造方法、特に
多層膜光学フィルター用蒸着装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a dielectric multilayer optical filter used in an optical communication system, and more particularly to a vapor deposition apparatus for a multilayer optical filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近の高速通信網の整備にともなって、
高速で大量の情報が伝送されるようになってきた。これ
を可能にする方法の1つとして波長多重光通信システム
の開発が盛んに行われている。この波長多重光通信シス
テムでは1本のグラスファイバーに複数の波長の光信号
を重ねて伝送するものであり、ファイバー1本あたりの
伝送容量を飛躍的に高めることができる。特に、多重す
る波長の密度を高めたDWDM(Dense Wavelength D
ivision Multiplexing)システムにおいては、隣り合
うチャネルの波長間隔が1nm程度にまで詰まってきて
おり、さらに将来の増大する情報トラフィックに対応す
るためにはより波長間隔を狭くする必要が出てくる。
2. Description of the Related Art With the recent development of high-speed communication networks,
A large amount of information has been transmitted at high speed. Development of a wavelength division multiplexing optical communication system has been actively carried out as one of methods for making this possible. In this wavelength division multiplexing optical communication system, optical signals of a plurality of wavelengths are superposed and transmitted on one glass fiber, and the transmission capacity per fiber can be dramatically increased. In particular, DWDM (Dense Wavelength D) with increased density of multiplexed wavelengths
In the ivision multiplexing) system, the wavelength spacing between adjacent channels is narrowing to about 1 nm, and it becomes necessary to narrow the wavelength spacing in order to cope with the increasing information traffic in the future.

【0003】波長多重光通信システムではグラスファイ
バーの前後に光合分波器を接続することが必要になる。
誘電体多層膜光学フィルターは光合分波器を構成する狭
帯域フィルター(NBPF, Narrow Band Pass Filt
er)を始め、光通信システムで使用される種々の光学フ
ィルターとして使用されるものである。
In the wavelength division multiplexing optical communication system, it is necessary to connect an optical multiplexer / demultiplexer before and after the glass fiber.
The dielectric multilayer optical filter is a narrow band filter (NBPF, Narrow Band Pass Filter) that constitutes an optical multiplexer / demultiplexer.
er) and various optical filters used in optical communication systems.

【0004】これらの多層膜光学フィルターはガラス基
板上に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互
に積層することにより数十層から二百層に及ぶ多層膜を
形成し、その膜厚は数十μmに達する。この多層膜光学
フィルターの構造例としては特開平10−197721
号公報に記載されている。また、図7には一例として多
キャビティのバンドパスフィルターを構成する多層膜構
造を示す。すなわち、基本的な多層膜光学フィルター
は、光学膜厚が1/4波長の高屈折率誘電体層と光学膜
厚が1/4波長の低屈折率誘電体層を交互に積層したミ
ラー層1、および光学膜厚が1/2波長もしくはその整
数倍のキャビティ層2、および成膜基板3、および反射
防止膜4から構成される。ただし、光学特性の改善のた
め、この構造を基本として種々の膜厚変更を行って所望
の特性を得ている。
In these multilayer optical filters, a high refractive index dielectric film and a low refractive index dielectric film are alternately laminated on a glass substrate to form a multilayer film ranging from several tens to 200 layers. , Its film thickness reaches several tens of μm. An example of the structure of this multilayer optical filter is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-197721.
It is described in Japanese Patent Publication No. Further, FIG. 7 shows, as an example, a multilayer film structure that constitutes a multi-cavity bandpass filter. That is, a basic multilayer optical filter is a mirror layer 1 in which high-refractive-index dielectric layers having an optical film thickness of ¼ wavelength and low-refractive-index dielectric layers having an optical film thickness of ¼ wavelength are alternately laminated. , And the cavity layer 2 having an optical film thickness of ½ wavelength or an integral multiple thereof, the film-forming substrate 3, and the antireflection film 4. However, in order to improve optical characteristics, various film thicknesses are changed based on this structure to obtain desired characteristics.

【0005】光合分波器を構成するNBPFとして多層
膜光学フィルターを使用する場合、キャビティを増やす
ほど透過帯のバンド幅が狭くなる特性がある。例えば1
00GHzピッチのDWDM用NBPFでは4キャビテ
ィにして、ミラー層も含めると130層を超えるような
多層膜を成膜する必要がある。
When a multilayer optical filter is used as the NBPF which constitutes the optical multiplexer / demultiplexer, the band width of the transmission band becomes narrower as the number of cavities increases. Eg 1
In the NBPF for DWDM of 00 GHz pitch, it is necessary to form a multi-layer film having four cavities and more than 130 layers including the mirror layer.

【0006】このような多層膜光学フィルターの成膜に
は蒸着装置が使用されている。所定の予備加熱時間が経
過した後、シャッターを開けて蒸発物を基板上に堆積さ
せる方法が用いられている。
A vapor deposition apparatus is used for forming such a multilayer optical filter. A method is used in which a shutter is opened and a vaporized material is deposited on a substrate after a predetermined preheating time has elapsed.

【0007】蒸発源の予備加熱は、蒸着原料の脱ガスと
予め安定な溶融状態を作っておくという二つの目的から
成膜前に必ず行う必要があり、多層膜光学フィルターの
場合には各層の成膜の前に毎回予備加熱が行われる。1
回の予備加熱の時間は材料や装置によっても異なるが概
ね数分程度である。しかし、本発明が目的とするDWD
M用のNBPFでは層数が1つの蒸着原料につき60〜
70層にも及ぶので1バッチあたり60〜70回の予備
加熱を繰り返すことになり、その間にシャッターには多
量の蒸発物が付着することになる。
Preheating of the evaporation source must be performed before film formation for the two purposes of degassing the vapor deposition material and creating a stable molten state in advance. In the case of a multilayer optical filter, each layer must be preheated. Preheating is performed every time before film formation. 1
The time of the preliminary heating for each time is about several minutes although it varies depending on the material and the device. However, the DWD targeted by the present invention
In the NBPF for M, the number of layers is 60 to 60 per vapor deposition material.
Since it reaches 70 layers, preheating is repeated 60 to 70 times per batch, and during that time, a large amount of evaporated material is attached to the shutter.

【0008】シャッターは蒸着原料からの輻射熱を受け
て加熱されているので、シャッターに付着した蒸発物は
シャッターの材料と反応し、別種の化合物に変化する。
予備加熱を繰り返しているうちにこの付着物が蒸着原料
に落下することがあり、その結果、付着物が蒸着原料に
拡散してシャッター材質に起因する不純物が膜中に取り
込まれるか、あるいは蒸着原料上の付着物が溶け残った
場合には、そこを起点に凸部が形成され蒸着原料の表面
に凹凸が発生する。基板上に堆積した不純物は光学的に
は吸収の原因となり透過率の低下を引き起こす。一方、
蒸着原料に生じた凹凸は蒸発速度を変動させて不均質膜
の原因になるほか、蒸発物の飛散方向の分布を変化させ
るため、基板上での膜厚分布の原因となり、ひいては多
層膜光学フィルターの製品合格率を劣化させることにも
つながる。
Since the shutter is heated by receiving the radiant heat from the vapor deposition material, the evaporation material attached to the shutter reacts with the material of the shutter and changes into another kind of compound.
The deposits may fall onto the vapor deposition material during repeated preheating, and as a result, the deposits diffuse into the vapor deposition raw material and the impurities resulting from the shutter material are taken into the film or the vapor deposition raw material. When the above deposit remains undissolved, a protrusion is formed starting from that and unevenness occurs on the surface of the vapor deposition material. The impurities deposited on the substrate optically cause absorption and cause a decrease in transmittance. on the other hand,
The irregularities generated in the vapor deposition material change the evaporation rate and cause a non-homogeneous film, and also change the distribution of the evaporated material in the scattering direction, which causes a film thickness distribution on the substrate, and eventually a multilayer optical filter. It also leads to deterioration of the product acceptance rate.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、DWDM
に対応するための多層膜光学フィルターでは、層数が多
くなるため蒸着原料のシャッターからシャッター材と反
応した蒸発物が蒸着原料に落下する頻度が高まり、この
結果、特にバッチの後半において均質な誘電体層を安定
に成膜することが困難であった。
As described above, the DWDM
In the multilayer optical filter for dealing with the above, since the number of layers increases, the evaporation material that reacts with the shutter material from the shutter of the vapor deposition material drops to the vapor deposition material more frequently. It was difficult to form a stable body layer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、シャッターの
蒸着原料と対向する側の面を蒸発源と同じ材質で構成す
ることによりシャッターと蒸発物の間の反応を防ぎ、シ
ャッターに付着した蒸発物が剥れ落ちて蒸着原料に混入
したとしても不純物や凹凸の問題を回避することができ
る。また、価格や強度、加工性等の問題で蒸着原料の材
質そのものをシャッターに使用し難い場合には、蒸着原
料を構成する元素のうち適当なものを選んでシャッター
の蒸着原料側を構成することにより、蒸着原料の不純物
混入や凹凸の問題を回避することができる。
According to the present invention, the surface of the shutter facing the vapor deposition material is made of the same material as the evaporation source to prevent the reaction between the shutter and the evaporated material, and to prevent evaporation on the shutter. Even if an object peels off and mixes into the vapor deposition material, the problem of impurities and unevenness can be avoided. Also, if it is difficult to use the material of the vapor deposition material itself for the shutter due to price, strength, processability, etc., select the appropriate element from the vapor deposition raw material to configure the vapor deposition raw material side of the shutter. This makes it possible to avoid problems such as the mixing of impurities in the vapor deposition material and the unevenness.

【0011】すなわち、本発明の多層膜光学フィルター
の製造装置は、複数の高屈折率膜と低屈折率膜を交互に
積層した誘電体多層膜を備える多層膜光学フィルターの
製造装置において、蒸着原料と基板との間に設けられる
シャッターの少なくとも蒸着原料に対向した部分が、蒸
着原料と同一の材料で構成されていることを特徴とす
る。シャッターは、蒸着原料と基板間に設置してシャッ
ターの一部を動かすことで蒸着を制御する構成、蒸着原
料と基板間にシャッター自体を出し入れして蒸着を制御
する構成のいずれであってもよい。
That is, the apparatus for manufacturing a multilayer optical filter of the present invention is a manufacturing apparatus for a multilayer optical filter comprising a dielectric multilayer film in which a plurality of high refractive index films and low refractive index films are alternately laminated. At least a portion of the shutter provided between the substrate and the substrate facing the vapor deposition material is made of the same material as the vapor deposition material. The shutter may be installed between the vapor deposition material and the substrate to control vapor deposition by moving a part of the shutter, or may be configured to control the vapor deposition by moving the shutter itself between the vapor deposition material and the substrate. .

【0012】本発明の多層膜光学フィルターに係る他の
製造装置は、複数の高屈折率膜と低屈折率膜を交互に積
層した誘電体多層膜を備える多層膜光学フィルターの製
造装置において、蒸着原料と基板との間に設けられるシ
ャッターの少なくとも蒸着原料と対向する部分が、蒸着
原料に含まれる元素のいずれか1種類以上を含む材料で
構成されていることを特徴とする。
Another manufacturing apparatus for a multilayer optical filter according to the present invention is a manufacturing apparatus for a multilayer optical filter including a dielectric multilayer film in which a plurality of high refractive index films and low refractive index films are alternately laminated. It is characterized in that at least a portion of the shutter provided between the raw material and the substrate facing the vapor deposition raw material is made of a material containing one or more kinds of elements contained in the vapor deposition raw material.

【0013】本発明の多層膜光学フィルターに係る他の
製造装置は、低屈折率膜としてシリコン酸化物を使用す
る多層膜光学フィルターの製造方法において、シリコン
酸化物(SiO)の蒸着原料と基板との間に設けられ
るシャッターの少なくとも蒸着原料に対向した部分がシ
リコン酸化物で構成されていることを特徴とする。
Another manufacturing apparatus for a multilayer optical filter according to the present invention is a multilayer optical filter manufacturing method using silicon oxide as a low refractive index film, wherein a vapor deposition material of silicon oxide (SiO 2 ) and a substrate are used. It is characterized in that at least a portion of the shutter provided between and facing the vapor deposition material is made of silicon oxide.

【0014】本発明の多層膜光学フィルターに係る他の
製造装置は、高屈折率膜としてM酸化物(Mは、タンタ
ル、チタン、ニオブのいずれか)を使用する多層膜光学
フィルターの製造装置において、M酸化物の蒸着原料と
基板との間に設けられるシャッターの少なくとも蒸着原
料に対向した部分が前記MもしくはM酸化物で構成され
ていることを特徴とする。より好ましくはシャッターの
一部をMで構成する。例えば、酸化タンタル(Ta
)の蒸着原料と基板との間に設けられるシャッターの
少なくとも蒸着原料に対向した部分がタンタル(Ta)
で構成されているとよい。
Another manufacturing apparatus for a multilayer optical filter of the present invention is a manufacturing apparatus for a multilayer optical filter which uses M oxide (M is tantalum, titanium or niobium) as a high refractive index film. , M oxide deposition material and a shutter provided between the substrate and at least a portion facing the deposition material is composed of the M or M oxide. More preferably, a part of the shutter is made of M. For example, tantalum oxide (Ta 2 O
5 ) At least a portion of the shutter provided between the vapor deposition material and the substrate facing the vapor deposition material is tantalum (Ta).
It is good to be composed.

【0015】本発明の多層膜光学フィルターの製造方法
は、複数の高屈折率膜と低屈折率膜を交互に積層した誘
電体多層膜を備える多層膜光学フィルターの製造方法で
あって、蒸着原料を予備加熱する工程と、蒸着原料と基
板との間に設けられるシャッターを開閉して誘電体多層
膜を形成する工程とを備え、前記シャッターの少なくと
も蒸着原料に対向した部分が、蒸着原料と同等の材料で
構成されていることを特徴とする。ここで、“同等の材
料”とは、蒸着原料に含まれる元素のいずれか1種類以
上を含む材料、あるいはより好ましくは同一の材料に相
当する。
The method for producing a multilayer optical filter of the present invention is a method for producing a multilayer optical filter comprising a dielectric multilayer film in which a plurality of high refractive index films and low refractive index films are alternately laminated, And a step of forming a dielectric multilayer film by opening and closing a shutter provided between the vapor deposition raw material and the substrate, and at least a portion of the shutter facing the vapor deposition raw material is equivalent to the vapor deposition raw material. It is characterized by being composed of the material. Here, the “equivalent material” corresponds to a material containing any one or more of the elements contained in the vapor deposition material, or more preferably the same material.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明を実施例に基づき詳しく説
明する。 (実施例1)図1は蒸着装置の構造を示す模式図である。
蒸着装置には蒸着原料20の上を覆うような形のシャッ
ター10があり、蒸着原料の予備加熱時にはシャッター
10を閉じて基板12(ガラス基板)に蒸発物24がつ
かないようにしてある。所定の予備加熱時間が経過した
後、シャッター10を開けて蒸発物24を基板12上に
堆積させ、必要な膜厚を得たらシャッター10を閉じ
る。構造の詳細を説明し易くするため、図1には蒸発源
を1つしか図示しなかったが、多層膜フィルターの成膜
にはチャンバー内に高屈折率材料と低屈折率材料の2つ
の蒸発源があり、それぞれのシャッターを交互に開閉す
ることにより所望の多層膜を得る。蒸着原料20は通常
Cuハース19の中に装填され電子銃22などにより加
熱される。また、成膜中にイオンガン21により酸素原
子などを基板12に照射しながら成膜する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail with reference to Examples. Example 1 FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a vapor deposition device.
The vapor deposition apparatus has a shutter 10 shaped to cover the vapor deposition raw material 20. When the vapor deposition raw material is preheated, the shutter 10 is closed to prevent the vaporized substance 24 from adhering to the substrate 12 (glass substrate). After the lapse of a predetermined preheating time, the shutter 10 is opened to deposit the evaporation material 24 on the substrate 12, and when the required film thickness is obtained, the shutter 10 is closed. Only one evaporation source is shown in Fig. 1 to facilitate the explanation of the details of the structure. However, when forming a multilayer filter, two evaporation materials, a high refractive index material and a low refractive index material, are placed in the chamber. There is a source, and the desired multilayer film is obtained by alternately opening and closing each shutter. The vapor deposition material 20 is usually loaded into the Cu hearth 19 and heated by an electron gun 22 or the like. Further, the film is formed while irradiating the substrate 12 with oxygen atoms and the like by the ion gun 21 during the film formation.

【0017】蒸着装置の全体の概要も説明する。この蒸
着装置は、蒸着材料を飛ばす蒸発源部と、蒸着材料を基
板上に成膜する蒸着部と、チャンバー18と、真空排気
部(図示を省略した)と、搬入口(図面右側の扉などの
詳細は図示を省略)を有する。蒸発源部には、蒸着原料
を載せるためのリング状の凹みを有するCuハース19
と、蒸発用坩堝に相当するCuハースを回転させる駆動
装置19bと、蒸着原料に電子ビームを照射して予備加
熱/蒸着用の加熱を行う電子銃22と、蒸発物24の進
行を制御するシャッター10を有する。蒸着部には、チ
ャンバー18内で蒸着材料と対向する基板12を支持す
る基板ホルダー13と、基板ホルダー13を高速で回転
させることができる基板回転用モーター14と、膜厚モ
ニター受光部15と、成膜時に基板を加熱する基板ヒー
ター17とを有する。チャンバーと基板ホルダーの間は
ベアリングと磁性流体により真空を保持する構成になっ
ており、その他の部材についてもチャンバー内の排気を
妨げないようにシーリングが施されている。
A general outline of the vapor deposition apparatus will also be described. This vapor deposition apparatus includes an evaporation source unit that blows vapor deposition material, a vapor deposition unit that deposits vapor deposition material on a substrate, a chamber 18, a vacuum exhaust unit (not shown), and a carry-in port (a door on the right side of the drawing, etc.). The details are omitted). The evaporation source portion has a Cu hearth 19 having a ring-shaped recess for mounting the vapor deposition material.
A drive device 19b for rotating a Cu hearth corresponding to an evaporation crucible, an electron gun 22 for irradiating an electron beam on a vapor deposition material to perform heating for preheating / evaporation, and a shutter for controlling the progress of an evaporated material 24. Have 10. In the vapor deposition section, a substrate holder 13 that supports the substrate 12 facing the vapor deposition material in the chamber 18, a substrate rotation motor 14 that can rotate the substrate holder 13 at high speed, and a film thickness monitor light receiving unit 15. And a substrate heater 17 for heating the substrate during film formation. A vacuum is held between the chamber and the substrate holder by a bearing and a magnetic fluid, and other members are also sealed so as not to hinder the exhaust of the chamber.

【0018】このような蒸着装置で低屈折率材料をSi
、高屈折率材料をTaとして多層膜光学フィ
ルターを成膜した。図2に使用したシャッターの構造を
示す。この図は蒸着原料の方からシャッターを見たとき
の模式図である。SiO蒸着原料用のシャッター10
には蒸着原料に対向する部分にSiOの円盤30(直
径150mm厚さ1mm)を取付け、止め具31で固定
した。Ta蒸発源用のシャッター10にはTa
焼結体の円盤30(直径150mm厚さ2.0m
m)を取付け、同様に止め具31で固定した。シャッタ
ー10は、シャッターアーム11を介してシャッター取
付けブロック32とつながっている。シャッター取付け
ブロック32を中心にしてシャッター10を揺動させる
ことにより、蒸着原料と基板間にシャッター10を出し
入れ(開閉)した。シャッター取付けブロック32を回
転させる駆動機構の図示は省略した。なお、形状類似の
部品は同じ符号を用いて説明する。
With such a vapor deposition apparatus, the low refractive index material is made into Si.
A multilayer optical filter was formed using O 2 and Ta 2 O 5 as the high refractive index material. The structure of the shutter used is shown in FIG. This figure is a schematic diagram when the shutter is seen from the vapor deposition material. Shutter 10 for SiO 2 vapor deposition material
A disk 30 of SiO 2 (diameter 150 mm, thickness 1 mm) was attached to a portion facing the vapor deposition material, and fixed with a stopper 31. Ta 2 O 5 in the shutter 10 for the evaporation source Ta 2
Disk 30 of O 5 sintered body (diameter 150 mm, thickness 2.0 m
m) was attached and similarly fixed with a stopper 31. The shutter 10 is connected to a shutter mounting block 32 via a shutter arm 11. By swinging the shutter 10 around the shutter mounting block 32, the shutter 10 was taken in and out (opened and closed) between the vapor deposition material and the substrate. Illustration of a drive mechanism for rotating the shutter mounting block 32 is omitted. Note that parts having similar shapes will be described using the same reference numerals.

【0019】これらのシャッターを用いて多層膜光学フ
ィルターを以下の工程で成膜した。裏面に反射防止膜を
形成した板厚10mmの洗浄ガラス基板を成膜装置に装
填し、真空度を5×10−6Torr以下に排気した
後、蒸着原料の予備加熱を行い、しかる後に成膜を開始
した。成膜中の膜厚は、膜厚モニター投光部23から照
射した光を成膜中の多層膜に直接透過させ、膜厚モニタ
ー受光部15で透過光を検出することにより、膜厚のモ
ニタリングを行った。具体的には透過光は多層膜の一層
の光学的膜厚が1/4波長毎に透過と反射を繰り返すた
め、透過光の光強度をモニターすることにより終点を検
知し、シャッターの開閉を行い、交互に異なる膜を成膜
することが可能になる。モニター光の波長はCバンドの
代表的値である1550nmとした。
A multilayer optical filter was formed by the following steps using these shutters. A cleaning glass substrate with a plate thickness of 10 mm having an antireflection film formed on the back surface was loaded in a film forming apparatus, the vacuum degree was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less, and the vapor deposition raw material was preheated, and then film formation was performed. Started. The film thickness during film formation is monitored by directly transmitting the light emitted from the film thickness monitor light projecting unit 23 to the multilayer film under film formation and detecting the transmitted light by the film thickness monitor light receiving unit 15. I went. Specifically, the transmitted light repeats transmission and reflection for each quarter wavelength of the optical thickness of the multilayer film, so the end point is detected by monitoring the light intensity of the transmitted light, and the shutter is opened and closed. It becomes possible to form different films alternately. The wavelength of the monitor light was 1550 nm, which is a typical value of C band.

【0020】成膜した多層膜フィルターの層構成は、(H
L)^6H6LH(LH)^6 L (HL)^7H6LH(LH)^7 L (HL)^
8H8LH(LH)^8 L (HL)^6H6LH(LH)^6 2Lである。こ
こでHおよびLはそれぞれ膜厚が1/4波長に相当するS
iO、Taの層を示している。また、(HL)^6
はHとLの積層構造が6回繰り返されていること、6Lは6
×(1/4波長)の膜厚(即ち1.5波長分)を有するSi
の層であることを示している。Taの予備加
熱は、電子銃6kV270mAの条件で4分間、SiO
の予備加熱は電子銃6kV200mAの条件で3分間
行った。
The layer structure of the formed multilayer filter is (H
L) ^ 6H6LH (LH) ^ 6L (HL) ^ 7H6LH (LH) ^ 7L (HL) ^
It is 8H8LH (LH) ^ 8L (HL) ^ 6H6LH (LH) ^ 62L. Here, H and L are S corresponding to the film thickness of 1/4 wavelength.
The layers of iO 2 and Ta 2 O 5 are shown. Also, (HL) ^ 6
Is that the laminated structure of H and L is repeated 6 times, 6L is 6
Si having a film thickness of × (1/4 wavelength) (that is, 1.5 wavelengths)
It is a layer of O 2 . Pre-heating of Ta 2 O 5 was carried out for 4 minutes under the condition of an electron gun of 6 kV270 mA and SiO 2.
The preheating of No. 2 was carried out for 3 minutes under the condition of the electron gun 6 kV 200 mA.

【0021】成膜中、予備加熱時にシャッターに付着し
た蒸着物が部分的に剥れ、蒸発源に落下することがあっ
たが、落下物は速やかに溶解され成膜速度に変動は見ら
れなかった。また、図3は成膜終了後のSiO蒸着原
料の様子を示した写真であるが、これに見られるように
落下物の溶け残りに起因した凸部が生じることもなかっ
た。これは、蒸発物がシャッターに付着しても基本的に
同じ物質同士が接触するため不純な化合物を生成せず元
の物質のまま保たれるので、それが落下しても蒸着原料
を汚染したり突沸や凹凸の原因にならないためである。
During film formation, the vapor deposition material adhered to the shutter during the preheating was partly peeled off and dropped to the evaporation source, but the fallen material was quickly dissolved and the film formation rate did not change. It was In addition, FIG. 3 is a photograph showing the state of the SiO 2 vapor deposition raw material after the film formation is completed, but as seen in this, the convex portion due to the unmelted residue of the falling matter did not occur. This is because even if the evaporate adheres to the shutter, the same substances are basically in contact with each other, so that no impure compound is generated and the original substance is maintained, so even if it falls, it contaminates the vapor deposition material. This is because it does not cause bumping or unevenness.

【0022】成膜した多層膜光学フィルターの特性を図
4に示す。この図のように、実施例の挿入損失は0.5
dB以下であり、その他のフィルター特性も100GH
z間隔のDWDMシステムに適用可能な良好な光学特性
を示した。
The characteristics of the formed multilayer optical filter are shown in FIG. As shown in this figure, the insertion loss of the embodiment is 0.5.
Less than dB, other filter characteristics are 100GH
It showed good optical properties applicable to z-spacing DWDM systems.

【0023】(実施例2)実施例1で使用したTa
の焼結体は機械的強度が弱く、繰り返して使用してい
ると破損の惧れがある。また、価格も比較的高価であ
る。代替として純Taの板(純度99.9%;直径15
0mm厚さ0.5mm)を用いた。Ta板は機械的強度
があり繰り返して使用できるためTaの焼結体よ
りも実用性が高い。その他の成膜条件は実施例1と同様
である。
Example 2 Ta 2 O used in Example 1
The sintered body of No. 5 has weak mechanical strength and may be damaged if repeatedly used. Also, the price is relatively high. Alternatively, a pure Ta plate (purity 99.9%; diameter 15
0 mm thickness 0.5 mm) was used. Since the Ta plate has mechanical strength and can be repeatedly used, it is more practical than the sintered body of Ta 2 O 5 . Other film forming conditions are the same as in Example 1.

【0024】その結果、この場合でも成膜中に蒸着物が
シャッターから落下することはあったが、落下物は速や
かに溶解され成膜速度に変動なく、凹凸を生じることも
なかった。また成膜した多層膜光学フィルターの特性も
挿入損失0.5dB以下であり、不純物混入などの問題
もないと考えられる。
As a result, even in this case, the deposits sometimes dropped from the shutter during film formation, but the deposited substances were quickly dissolved, the film formation speed did not fluctuate, and unevenness did not occur. Further, the characteristics of the formed multilayer optical filter are insertion loss of 0.5 dB or less, and it is considered that there is no problem such as mixing of impurities.

【0025】高屈折率材料としては上記のTa
外にもTiOやNbが用いられることがある
が、これらの場合でもそれぞれの焼結体や、TiやNb
の金属板が使用可能である。
As the high refractive index material, TiO 2 or Nb 2 O 5 may be used in addition to Ta 2 O 5 mentioned above. In these cases, however, the respective sintered bodies, Ti or Nb may be used.
The metal plate of can be used.

【0026】(比較例)比較例として、蒸着原料側に何
の内張りもないシャッター(材質SUS304)を使用
して、実施例1および2と同様の多層膜光学フィルター
を成膜した。その他の成膜条件は実施例1および2と同
様である。成膜中、予備加熱時に蒸着原料に落下した付
着物は溶解し難く、SiO、Taのいずれの場
合でも付着物の落下時に±30%に及ぶ成膜速度の大き
な変動が観測された。図5は比較例における成膜終了後
のSiO蒸着原料の写真である。図6の模式図におい
て、図5の様子を説明する。この図のように落下した付
着物40はシャッターとの反応によって褐色を呈してお
り、溶け残ってそこを頂点とした凸部が形成された。
Comparative Example As a comparative example, a shutter having no lining on the side of the vapor deposition material (material SUS304) was used to form a multilayer optical filter similar to those in Examples 1 and 2. Other film forming conditions are the same as those in Examples 1 and 2. During film formation, the deposits that dropped onto the vapor deposition material during preheating are difficult to dissolve, and in both cases of SiO 2 and Ta 2 O 5 , large fluctuations in film formation rate of up to ± 30% were observed when deposits dropped. It was FIG. 5 is a photograph of the SiO 2 vapor deposition raw material after the film formation in the comparative example. 5 will be described with reference to the schematic diagram of FIG. As shown in this figure, the attached matter 40 that fell down had a brown color due to the reaction with the shutter, and was left unmelted to form a convex portion with that point as the apex.

【0027】成膜した多層膜光学フィルターの光学特性
は図4に示したように挿入損失が1dB以上あり、成膜
速度の変動や不純物混入による吸収の発生が疑われる結
果となった。またバンド幅も広がっており、比較例の光
学特性はDWDM用のNBPFとして使用することはで
きないものであった。
As shown in FIG. 4, the optical characteristics of the formed multilayer optical filter had an insertion loss of 1 dB or more, and it was suspected that absorption due to fluctuations in the film formation rate or inclusion of impurities was generated. Further, the band width was widened, and the optical characteristics of the comparative example could not be used as the NBPF for DWDM.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明した通り、この発明に係る製造
方法によれば、層数の多いDWDM用多層膜光学フィル
ターを安定して製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to stably manufacture a multilayer optical filter for DWDM having a large number of layers.

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

【図1】多層膜光学フィルター蒸着装置の構造を示す模
式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a multilayer optical filter vapor deposition device.

【図2】本発明によるシャッターの構造を示す模式図で
ある。
FIG. 2 is a schematic view showing a structure of a shutter according to the present invention.

【図3】実施例における成膜後のSiO蒸着原料の様
子を示すセラミック材料の組織の写真である。
FIG. 3 is a photograph of a structure of a ceramic material showing a state of a SiO 2 vapor deposition raw material after film formation in an example.

【図4】実施例と比較例の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing optical characteristics of an example and a comparative example.

【図5】比較例における成膜後のSiO蒸着原料の様
子を示すセラミック材料の組織の写真である。
FIG. 5 is a photograph of a structure of a ceramic material showing a state of a SiO 2 vapor deposition raw material after film formation in a comparative example.

【図6】図5を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating FIG.

【図7】多キャビティのバンドパスフィルターを構成す
る多層膜構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a multilayer film structure that constitutes a multi-cavity bandpass filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ミラー層、 2 キャビティ層、 3 成膜基板、
4 反射防止膜、10 シャッター、 11 シャッ
ターアーム、 12 基板、13 基板ホルダー、 1
4 基板回転用モーター、15 膜厚モニター受光部、
16 水晶式膜厚モニター、17 基板ヒーター、
18 チャンバー、 19 Cuハース、19b 駆動
装置、 20 蒸着原料、 21 イオンガン、22
電子銃、 23 膜厚モニター投光部、 24 蒸発
物、30 シャッターの蒸着原料側を覆う円板、 31
止め具、32 シャッター取付けブロック、 40
シャッターからの落下物。
1 mirror layer, 2 cavity layer, 3 deposition substrate,
4 Antireflection Film, 10 Shutter, 11 Shutter Arm, 12 Substrate, 13 Substrate Holder, 1
4 substrate rotation motor, 15 film thickness monitor light receiving part,
16 Crystal type film thickness monitor, 17 Substrate heater,
18 chamber, 19 Cu hearth, 19b drive device, 20 evaporation material, 21 ion gun, 22
Electron gun, 23 Film thickness monitor projecting part, 24 Evaporated material, 30 Disc for covering shutter evaporation material side, 31
Stopper, 32 Shutter mounting block, 40
Objects falling from the shutter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 俊雄 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社先端エレクトロニクス研究所内 Fターム(参考) 2H048 GA04 GA33 GA60 4K029 BA43 BA46 BA48 BB02 BC07 CA09 DA12    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toshio Kobayashi             5200 Mikkajiri, Kumagaya-shi, Saitama Hitachi Metals Co., Ltd.             Inside the Advanced Electronics Research Laboratory F-term (reference) 2H048 GA04 GA33 GA60                 4K029 BA43 BA46 BA48 BB02 BC07                       CA09 DA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の高屈折率膜と低屈折率膜を交互に
積層した誘電体多層膜を備える多層膜光学フィルターの
製造装置において、蒸着原料と基板との間に設けられる
シャッターの少なくとも蒸着原料に対向した部分が、蒸
着原料と同一の材料で構成されていることを特徴とする
多層膜光学フィルターの製造装置。
1. A manufacturing apparatus of a multilayer optical filter comprising a dielectric multilayer film in which a plurality of high refractive index films and low refractive index films are alternately laminated, wherein at least a shutter provided between a vapor deposition material and a substrate is vapor deposited. An apparatus for manufacturing a multilayer optical filter, characterized in that the portion facing the raw material is made of the same material as the vapor deposition raw material.
【請求項2】 複数の高屈折率膜と低屈折率膜を交互に
積層した誘電体多層膜を備える多層膜光学フィルターの
製造装置において、蒸着原料と基板との間に設けられる
シャッターの少なくとも蒸着原料と対向する部分が、蒸
着原料に含まれる元素のいずれか1種類以上を含む材料
で構成されていることを特徴とする多層膜光学フィルタ
ーの製造装置。
2. In a manufacturing apparatus of a multilayer optical filter comprising a dielectric multilayer film in which a plurality of high refractive index films and low refractive index films are alternately laminated, at least a vapor deposition of a shutter provided between a vapor deposition material and a substrate. An apparatus for manufacturing a multilayer optical filter, wherein a portion facing the raw material is made of a material containing one or more kinds of elements contained in the vapor deposition raw material.
【請求項3】 低屈折率膜としてシリコン酸化物を使用
する多層膜光学フィルターの製造装置において、シリコ
ン酸化物の蒸着原料と基板との間に設けられるシャッタ
ーの少なくとも蒸着原料に対向した部分がシリコン酸化
物で構成されていることを特徴とする多層膜光学フィル
ターの製造装置。
3. In a manufacturing apparatus of a multilayer optical filter using silicon oxide as a low refractive index film, at least a portion of a shutter provided between a silicon oxide vapor deposition material and a substrate is opposed to the vapor deposition material. An apparatus for manufacturing a multilayer optical filter, which is composed of an oxide.
【請求項4】 高屈折率膜としてM酸化物(Mは、タン
タル、チタン、ニオブのいずれか)を使用する多層膜光
学フィルターの製造装置において、M酸化物の蒸着原料
と基板との間に設けられるシャッターの少なくとも蒸着
原料に対向した部分が前記MもしくはM酸化物で構成さ
れていることを特徴とする多層膜光学フィルターの製造
装置。
4. A multilayer optical filter manufacturing apparatus using M oxide (M is any one of tantalum, titanium, and niobium) as a high-refractive index film, between a deposition material of M oxide and a substrate. An apparatus for producing a multilayer optical filter, wherein at least a portion of a shutter provided facing the vapor deposition material is made of the M or M oxide.
【請求項5】 複数の高屈折率膜と低屈折率膜を交互に
積層した誘電体多層膜を備える多層膜光学フィルターの
製造方法であって、蒸着原料を予備加熱する工程と、蒸
着原料と基板との間に設けられるシャッターを開閉して
誘電体多層膜を形成する工程とを備え、前記シャッター
の少なくとも蒸着原料に対向した部分が、蒸着原料と同
等の材料で構成されていることを特徴とする多層膜光学
フィルターの製造方法。
5. A method of manufacturing a multilayer optical filter comprising a dielectric multilayer film in which a plurality of high-refractive index films and low-refractive index films are alternately laminated, comprising a step of preheating a vapor deposition raw material, and a vapor deposition raw material. And a step of forming a dielectric multilayer film by opening and closing a shutter provided between the substrate and the substrate, wherein at least a portion of the shutter facing the vapor deposition material is made of a material equivalent to the vapor deposition material. And a method for producing a multilayer optical filter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009075324A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Toppan Printing Co Ltd Optical thin film laminated body

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