JP2003307409A

JP2003307409A - 光学素子の膜厚測定方法及び光学素子の製造方法

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Publication number: JP2003307409A
Application number: JP2003075900A
Authority: JP
Inventors: Mikio Okamoto; 幹夫岡本; Takayuki Akiyama; 貴之秋山; Mayumi Hagiwara; まゆみ萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP3744003B2

Abstract

(57)【要約】【課題】測定器の分解能によって測定値がなまり、正
確な測定ができないような場合においても、その測定器
を使用して正確な膜厚測定を行なう方法を提供する。【解決手段】膜厚を仮定して計算によって求められた
分光透過率と実測された分光透過率のフィッティングに
より、膜厚を求める。この際、種々の膜厚のときに観測
される分光特性を計算によって求めると共に、求められ
た分光特性を測定器の感度特性又はその近似値によって
補正した補正分光特性を求め、両者の差が所定値以上で
ある波長範囲を求め、この範囲を除いた範囲、又はこの
範囲を含む所定範囲を除いた範囲において、計算によっ
て求められた分光特性と実際に測定された分光特性との
フィッティング計算を行なうことにより膜厚を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に反射防止膜
等の多層膜を有する光学素子の膜厚の測定方法、その光
学素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズや反射鏡等の光学素子には、反射
防止を行ったり、波長ごとの透過率や反射率を所定の特
性にしたり、波長ごとの位相特性を所定の特性にしたり
するために、その表面に多層膜が成膜されることが多
い。この多層膜の層数は数十層に達するものがあり、多
層膜を構成する各膜の厚さを制御することにより、所定
の特性を得るようになっている。

【０００３】図１に、このような多層膜を成膜する方法
の例を示す。図１において、(a)は回転テーブルを下か
ら見た図、(b)はＡ−Ａ’位置での装置の端面図を示
す。真空チャンバー１の中には基板ホルダー２が設けら
れ、回転軸３のまわりに回転している。基板ホルダー２
の下面には、表面に成膜を施す光学素子４が同心円状に
取り付けられているが、光学素子４を取り付ける場所の
１ヶ所にはモニター基板５が取り付けられている。

【０００４】真空チャンバー１の下部にはスパッター装
置６が設けられ、そこから膜を構成する成分の粒子が飛
び出して、光学素子４とモニター基板５の表面に当たっ
て膜を形成する。また、真空チャンバー１の一部には、
上下面に窓７が設けられており、投光器８より照射され
た光が、光学素子４又はモニター基板５を透過して受光
器９で受光され、分光透過率が測定できるようになって
いる。この分光透過率の測定は、膜厚測定のために行な
われるものである。

【０００５】モニター基板５は、透明な平板からなるも
のであり、膜厚測定のために用いられるダミー光学素子
である。すなわち、光学素子４はレンズのように一般に
その表面が曲面であるため、膜厚を正確に測定すること
ができない。そのため、平板のモニター基板５を配置
し、その上に成膜された膜の厚さを測定することによ
り、それと同条件で成膜される光学素子４上の膜厚を間
接的に測定するものである。

【０００６】図１に示すような装置を用いた多層膜の成
膜は、以下のようにして行なわれる。まず、所定の光学
特性（反射率、透過率、位相特性等）が得られるよう
に、計算により膜の材質、層数、各層の厚さが決定され
る。このようにして設計が終了すると、まず、第１層の
成膜が行なわれる。膜厚の測定が基板ホルダー２の回転
を止めずに行なえる場合には、モニター基板５が投光器
８と受光器９の位置を通り過ぎる毎に分光透過率の測定
を行い、後に述べるような方法を使用して膜厚を測定す
る。もちろん、所定の膜厚を形成するために必要な概略
の時間は計算により求まるので、膜厚の測定は、この時
間に近い時間が経過してから実施するようにしてもよ
い。

【０００７】膜厚の測定が基板ホルダー２の回転を止め
ないと行なえない場合には、所定の膜厚を形成するため
に必要な時間に近い時間が経過してから、周期的に基板
ホルダー２の回転を止めて測定を行なう。この際、スパ
ッター装置６からの粒子が特定の光学素子４に付着しな
いようにするために、スパッター装置６とその直上の光
学素子４の間をシャッターにより遮蔽する。

【０００８】このようにして、膜厚を測定しながら成膜
を続け、測定光学特性が参照光学特性に等しくなったと
ころで第１層目の成膜を終了する。そして、スパッター
に用いる材料を変更して、第２層目の成膜を行う。以
下、同様にして最終膜までの成膜を行なう。

【０００９】以下、分光透過率に基づいて膜厚を測定す
る方法の原理を図２に基づいて説明する。図２におい
て、(a)はモニター基板５の上に、多層薄膜Ｍが成膜さ
れている状態を示している。多層薄膜Ｍは、Ｍ１〜Ｍｎ
までのｎ層が成膜された状態となっており、この状態で
第ｎ層の薄膜Ｍｎの厚さｄｎを測定するものとする。こ
のとき測定されるのは、多層薄膜Ｍ全体とモニター基板
５によって決定される分光透過率である。すなわち、こ
のときの分光透過率をＴｎとすると、Ｔｎは

【００１０】

【数１】 Tn = Tn(λ,d1,d2,…d(n-1),dn,a1,a2,…a(n-1),an) …(1) で決定される。ここにｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）は第ｉ層の厚
さであり、ａｉ（ｉ＝１〜ｎ）は第ｉ層の材質によって
決定される値である。厳密に言えば、モニター基板５の
厚さと材質も関係するが、これは一定であるとして(1)
式では無視している。

【００１１】第ｎ層の厚さを測定する場合には、(1)式
においてｄ１〜ｄ（ｎ−１）とａ１〜ａｎは既知であ
る。ここで、ｄｎの目標値をｄｎ₀として、(1)式にｄｎ
₀を代入して分光透過率を計算する。その結果が例えば
図２(b)のＡ（実線）で示される曲線になったとする。
これに対し、ｄｎがｄｎ₀＋Δ、ｄｎ₀−Δとなったとし
て、これらの値を(1)式に代入して分光透過率を計算す
る。その結果は、それぞれ図２(b)のＢ（破線）、Ｃ
（一点鎖線）で示されるように、Δ、−Δの値に対応し
て、Ａで示される曲線からずれる。

【００１２】このように、ｄｎを目標値ｄｎ₀から±ｍ
Δ（ｍは適当な整数）ずらせた場合に得られる分光透過
率曲線を予め計算しておき、実際に測定された分光透過
率曲線に一番近いものを選択し、それに対応する膜厚を
測定膜厚とする。具体的には、計算された分光透過率を
Ｔ（ｄｎ₀＋ｉΔ，λ）（ｉ＝−ｍ〜ｍ）、実測された
分光透過率をＴａ（λ）とすると、

【００１３】

【数２】

【００１４】を各ｉについて求め、Ｓの値が最も小さく
なるｉを採用する。ただし、(2)式の積分範囲は分光透
過率の測定範囲とする。また、実際には(2)式の代わり
にサンプル値を用いた数値計算によって積分値を求める
ことはいうまでもない。さらに、２乗計算の代わりに絶
対値を用いてもよい。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
多層膜の各層の膜厚を求めるには、分光透過率や分光反
射率等の光学特性を測定し、目標とする膜厚での光学特
性からのずれ量に基づいて膜厚を測定している。しかし
ながら、近赤外用、赤外線用に使用される光学素子にお
いては、波長が長くなる関係から各層の膜厚が厚くな
る。このような多層膜の膜厚を、通常の可視光に使用さ
れる多層膜の膜厚を測定する測定器で測定しようとする
と、一般に可視光域での光学特性が波長に応じて大きく
急峻に変化するために、正確な測定ができないという問
題点が発生し、この傾向は多層膜の層数が増えるに従っ
て顕著となる。

【００１６】この様子を図３に示す。図３は、長波長透
過フィルターの膜が２１層形成された段階での分光透過
率の例を赤外領域まで示した図であり、縦軸は、測定器
で測定する光学特性である分光透過率、横軸は波長を示
す。図３に示すように、この分光透過率は950nm以上の
赤外領域においてはそれほど大きな変化を示していない
が、950nmから可視光領域においては波長の変化に対し
て大きく、かつ急峻な繰り返し変化を示すようになる。
この理由は、短波長領域において各多層膜境界での反射
光が重なり合って高次の干渉を起こすためであり、この
干渉の結果生じる分光特性は、一般に波長依存性が急峻
となるからである。

【００１７】一方、分光透過率を測定する測定器の分解
能は、主として分光器の分解能で決定され、一般に図４
(a)に示すような感度分布を有している。すなわち、あ
る波長の受光量として検出されるのは、その波長の光の
みでなく、その波長を中心とするある帯域の波長の光で
ある。そのため図４(b)に示すような理想的なδ関数形
の波長特性を有する光が受光器に入射した場合でも、観
測される分光透過率はδ関数型とならず、図４(c)に示
すようになまってしまう。

【００１８】よって、従来技術の欄で説明したように、
計算された分光透過率と実測された分光透過率を比較す
ることによって膜厚を決定しようとすると誤差が大きく
なってしまうという問題点がある。このような問題を避
けるためには、赤外に感度を有する測定器を使用して光
学特性を測定すればよいが、すると、赤外用の測定器を
使用しなければならない。赤外線用測定器は装置が高価
となるばかりでなく、測定ノイズが大きく、また、可視
光用の光学素子を測定する場合と測定器を共用できない
という問題点がある。

【００１９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、測定器で光学特性を測定した場合に、その測定
器の分解能によって測定値がなまり、正確な測定ができ
ないような場合においても、その測定器を使用して正確
な膜厚測定を行なう方法、及びその方法を利用した光学
素子の製造方法を提供することを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、表面に多層膜を有する光学素子におけ
る、多層膜を構成する各々の膜の厚さを測定する方法で
あって、種々の膜厚のときに観測される分光特性を計算
によって求め、求められた分光特性を測定器の感度特性
又はその近似値によって補正した補正分光特性を求め、
実際に測定された分光特性と前記補正分光特性とのフィ
ッティング計算を行なうことにより膜厚を求めることを
特徴とする光学素子の膜厚測定方法である。なお、この
手段は特許請求されていない。

【００２１】本手段においては、計算によって求められ
た分光特性を、測定器の感度特性又はその近似値で補正
して補正分光特性を求めている。ここで「感度特性」と
は、図４(a)で示したような、分解能を決定する感度特
性である。すなわち、補正分光特性は、計算によって求
められた分光特性を測定器で観測したときに得られるは
ずの分光特性となる。よって、実際に測定された分光特
性と前記補正分光特性とのフィッティング計算を行なう
ことにより、従来技術の欄で説明した方法と同様の方法
で膜厚を求めるようにすれば、計算で求められた分光特
性が測定器で測定できないような急峻な変化を含むよう
な場合でも、正確に膜厚を決定することができる。

【００２２】なお、本明細書において「フィッティング
計算」とは、あるパラメータによって決定される計算量
と実際に観測された量の比較を行い、最も観測された量
に近い計算量を与えるパラメータを採用する計算をい
い、比較の方法として最小２乗法や、差の絶対値の和の
最小を与えるパラメータを求める方法、相互相関係数を
求めて最も大きな相互相関係数が得られるパラメータを
採用する方法等が代表的なものである。

【００２３】前記課題を解決するための第２の手段は、
表面に多層膜を有する光学素子における、多層膜を構成
する各々の膜の厚さを測定する方法であって、種々の膜
厚のときに観測される分光特性を計算によって求め、一
方、実際に測定された分光特性と測定器の感度特性又は
その近似値より、真の分光特性を求め、前記計算によっ
て求められた分光特性と前記真の分光特性とのフィッテ
ィング計算を行なうことにより膜厚を求めることを特徴
とする光学素子の膜厚測定方法である。なお、この手段
は特許請求はされていない。

【００２４】本手段においては、前記第１の手段と逆
に、実際に測定された分光特性から、測定器の感度特性
又はその近似値を考慮して真の分光特性を求める。ここ
で「感度特性」とは、図４(a)で示したような、分解能
を決定する感度特性である。そして、この真の分光特性
と計算によって求められた分光特性とのフィッティング
計算を行なうことにより、従来技術の欄で説明した方法
と同様の方法で膜厚を求めるようにすれば、計算で求め
られた分光特性が測定器で測定できないような急峻な変
化を含むような場合でも、正確に膜厚を決定することが
できる。

【００２５】前記課題を解決するための第３の手段は、
表面に多層膜を有する光学素子における、多層膜を構成
する各々の膜の厚さを測定する方法であって、種々の膜
厚のときに観測される分光特性を計算によって求めると
共に、求められた分光特性を測定器の感度特性又はその
近似値によって補正した補正分光特性を求め、両者の差
が所定値以上である波長範囲を求め、この範囲を除いた
範囲、又はこの範囲を含む所定範囲を除いた範囲におい
て、計算によって求められた分光特性と実際に測定され
た分光特性とのフィッティング計算を行なうことにより
膜厚を求めることを特徴とする光学素子の膜厚測定方法
（請求項１）である。

【００２６】本手段においては、比較の基準となる計算
によって求められた分光特性と、それを測定したとき観
測されると考えられる分光特性の差が大きくなる部分を
フィッティング計算の範囲から除外しているので、計算
で求められた分光特性が測定器で測定できないような急
峻な変化を含むような場合でも、正確に膜厚を決定する
ことができる。この場合「所定値」をいくらにするか
は、計算によって求めた光学特性の形状等を考慮して、
なるべく正確な膜厚測定精度が得られるように、当業者
が適宜経験により決定することができる。

【００２７】また、「この範囲を含む所定範囲」とは、
例えば、当該範囲の前後所定範囲の波長域を含む範囲、
また、当該範囲が近接した波長域に不連続に複数ある場
合は、そのうち最短の波長から最長の波長までの全ての
連続した範囲、さらにその連続した範囲の前後所定範囲
をも含む範囲とか、種々の範囲が考えられる。

【００２８】前記課題を解決するための第４の手段は、
表面に多層膜を有する光学素子における、多層膜を構成
する膜の各々の厚さを測定する方法であって、種々の膜
厚のときに観測される分光特性を計算によって求め、こ
のうち、測定器の分解能に対応する波長間における分光
特性の変化が所定値以上である範囲を求め、この範囲を
除いた範囲、又はこの範囲を含む所定範囲を除いた範囲
において、計算によって求められた分光特性と実際に測
定された分光特性とのフィッティング計算を行なうこと
により膜厚を求めることを特徴とする光学素子の膜厚測
定方法（請求項２）である。

【００２９】本手段は、計算された分光特性が波長に対
して急峻に変化し、測定器で正確に測定できない範囲を
フィッティング計算に用いる範囲から除外することを骨
子としている。すなわち、測定器の分解能（通常半値幅
で表されることが多い）に対応する波長間隔での光学特
性変化量が所定値以上の場合は、真の値と測定値との間
に大きな誤差が出るとして、この範囲をフィッティング
計算に使用する範囲から除外する。この場合「所定値」
をいくらにするかは、計算によって求めた光学特性の形
状等を考慮して、なるべく正確な膜厚測定精度が得られ
るように、当業者が適宜経験により決定することができ
る。本手段においては、測定精度の悪い部分をフィッテ
ィング計算から除外しているので、計算で求められた分
光特性が測定器で測定できないような急峻な変化を含む
ような場合でも、正確に膜厚を決定することができる。

【００３０】また、「この範囲を含む所定範囲」とは、
例えば、当該範囲の前後所定範囲の波長域を含む範囲、
また、当該範囲が近接した波長域に不連続に複数ある場
合は、そのうち最短の波長から最長の波長までの全ての
連続した範囲、さらにその連続した範囲の前後所定範囲
をも含む範囲とか、種々の範囲が考えられる。

【００３１】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段又は前記第２の手段を使用して少なくと
も１層の膜厚を測定するプロセスを有してなることを特
徴とする光学素子の製造方法（請求項３）である。

【００３２】本手段においては、計算で求められた分光
特性が測定器で測定できないような急峻な変化を含むよ
うな場合でも、正確に膜厚を決定することができるの
で、多層膜の有する光学特性を所望の特性に正確に制御
することができる。特に、前記第１の手段の膜厚測定方
法又は前記第２の手段の膜厚測定方法と、前記第３の手
段の膜厚測定方法とを組み合わせて使用すれば、さらに
膜厚の測定精度を良くすることができ、多層膜の有する
光学特性を所望の特性に正確に制御することができる。
この効果は、前記第１の手段の膜厚測定方法又は前記第
２の手段の膜厚測定方法と、前記第４の手段の膜厚測定
方法とを組み合わせて使用しても同様に得られる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態の第１の
例を詳細に説明する。なお、この発明の実施の形態は、
参考のために示すものであって、特許請求されていな
い。以下の説明において、膜厚の測定法自体は、従来技
術の説明の欄において説明したように、計算によって求
められた分光透過率と実測された分光透過率のフィッテ
ィングにより求めるものとする。

【００３４】分光透過率測定器の分解能を示す感度特性
（以下、単に感度特性という）が、観測すべき波長をλ
とするとき、波長λ’に対してＡ（λ，λ’）で表され
るとする。通常の場合は、感度特性を表す関数の形はλ
によらないので、Ａ（λ，λ’）は、Ａ（λ，λ’）＝
Ｂ（λ−λ’）という関数形で表されることが多い。

【００３５】ある膜厚ｄのとき観測される分光透過率を
計算によって求めた値を、Ｔ（ｄ，λ）とすると、次式
により補正分光透過率Ｔ’（ｄ，λ）を求める。

【００３６】

【数３】

【００３７】ただし、積分範囲は、分光透過率測定器の
感度がある波長範囲内でフィッティング計算に用いる範
囲とする。そしてこのようにして求められた補正分光透
過率Ｔ’（ｄ，λ）を計算によって求められた分光透過
率の代わりに使用して(2)式におけるＴ（ｄｎ₀＋ｉΔ，
λ）（ｉ＝−ｍ〜ｍ）を求め、従来技術の欄において説
明した方法と同じ方法を用いて、フィッティング計算に
より(2)式のＳが最も小さくなるｉを採用することによ
り、膜厚を求める。実際には(3)式の代わりにサンプル
値を用いた数値計算によって積分値を求める。また、Ａ
（λ，λ’）の関数形は近似値を用いたものにしてもよ
い。

【００３８】このような実施の形態を用いることによ
り、計算された分光特性でなく測定器で測定されるはず
の分光透過率と実際に測定された分光透過率のフィッテ
ィングが行われるので、正確に膜厚を求めることができ
る。

【００３９】以下、本発明の第２の実施の形態について
詳細に説明する。なお、この発明の実施の形態は、参考
のために示すものであって、特許請求されていない。こ
の実施の形態についても、膜厚の測定法自体は、従来技
術の説明の欄において説明したように、計算によって求
められた分光透過率と実測された分光透過率のフィッテ
ィングにより求めるものとする。

【００４０】測定された分光透過率をＴａ（λ）とす
る。そして、この実施の形態においても分光透過率測定
器の感度特性が、観測すべき波長をλとするとき、波長
λ’に対してＡ（λ，λ’）で表されるとする。そのと
き、真の分光透過率をＴ（λ）として，積分方程式

【００４１】

【数４】

【００４２】を解いてＴ（λ）を求める。実際には、こ
の積分方程式は数値計算により解かれる。Ａ（λ，
λ’）の関数形は近似値を用いたものにしてもよい。

【００４３】このようにして求められたＴ（λ）を用い
て、(2)式のＴａ（λ）の代わりにＴ（λ）を使用した
式

【００４４】

【数５】

【００４５】を各ｉについて求め、Ｓの値が最も小さく
なるｉを採用する。ただし、(2)式の積分範囲は分光透
過率の測定範囲とする。また、実際には(2)式の代わり
にサンプル値を用いた数値計算によって積分値を求める
ことはいうまでもない。さらに、２乗計算の代わりに絶
対値を用いてもよい。

【００４６】本手段においては、実際に観測された分光
透過率から、測定器の特性を考慮した積分方程式を解く
ことにより真の分光透過率を求め、これと計算された分
光透過率のフィッティングを行うことにより膜厚を求め
ているので、正確に膜厚を求めることができる。

【００４７】以下、本発明の第３の実施の形態について
詳細に説明する。この実施の形態についても、膜厚の測
定法自体は、従来技術の説明の欄において説明したよう
に、計算によって求められた分光透過率と実測された分
光透過率のフィッティングにより求めるものとする。

【００４８】第１の手段で説明したように、ある膜厚ｄ
のとき観測される分光透過率を計算によって求めた値
を、Ｔ（ｄ，λ）とし、(3)式により計算した補正分光
透過率Ｔ’（ｄ，λ）とＴ（ｄ，λ）の差｜Ｔ（ｄ，
λ）−Ｔ’（ｄ，λ）｜を求める。そして、この差が所
定値を超える波長範囲を、フィッティング計算を行う範
囲から除外する。この所定値は、一定値としてもよい
し、Ｔ（ｄ，λ）の値に所定係数を掛けた値としてもよ
い。

【００４９】また、(2)式におけるもとの積分区間を
Ｌ、積分から除外された区間をＬ’とするとき、(2)式
におけるＳの値はＬからＬ’を除いた区間で積分して求
められ、これらの積分は１区間のこともあれば複数区間
のこともある。

【００５０】フィッティング計算から除外する範囲とし
ては、前記の差が所定値を超える波長範囲と共に、その
前後の所定範囲の波長範囲をも除くようにしてもよい。
また、前記の差が所定値を超える範囲が、近接して不連
続に複数存在する場合は、そのうち最短の波長から最長
の波長に亘る範囲全体をフィッティング計算から除くよ
うにしてもよい。さらに、このようにして決定された連
続した波長域の前後の所定の波長範囲を含めて除くよう
にしてもよい。また、フィッティング計算から除く範囲
は、全ての膜厚測定に共通にしてもよいし、膜厚に応じ
て段階的に変えるようにしてもよい。このようにして決
定された除外範囲は、複数の範囲であることもある。

【００５１】以下、本発明の第４の実施の形態について
詳細に説明する。この実施の形態についても、膜厚の測
定法自体は、従来技術の説明の欄において説明したよう
に、計算によって求められた分光透過率と実測された分
光透過率のフィッティングにより求めるものとする。

【００５２】従来技術の欄において説明したように、計
算された分光透過率をＴ（ｄｎ₀＋ｉΔ，λ）（ｉ＝−
ｍ〜ｍ）とする。一方、測定器の感度分布が図４(a)に
示すようになっているとし、その半値幅を分解能として
その値をａとする。そして、(2)式に基づいてフィッテ
ィングを行う際、各計算分光透過率Ｔ（ｄｎ₀＋ｉΔ，
λ）（ｉ＝−ｍ〜ｍ）について、波長がａだけ変化した
とき分光透過率の計算値が所定値以上変化する区間を、
(2)式における積分区間から除外する。この所定値は、
一定値としてもよいし、波長がａだけ変化する区間の各
計算分光特性Ｔ（ｄｎ₀＋ｉΔ，λ）（ｉ＝−ｍ〜ｍ）
に所定係数を掛けた値としてもよい。

【００５３】また、(2)式における積分区間をＬ、積分
から除外された区間をＬ’とするとき、(2)式における
Ｓの値は、区間ＬからＬ’を除いた区間で積分され、比
較されることはいうまでもない。

【００５４】本手段においては、計算された分光特性の
変化が大きくて、測定器で測定した場合に誤差が大きく
なる波長範囲がフィッティング計算から除外されている
ので、正確に膜厚を求めることができる。フィッティン
グ計算から除外する範囲を、前記第３の実施の形態で述
べたような範囲としてもよいことは言うまでも無い。

【００５５】多層膜を成膜する過程において、少なくと
も１層の膜厚をこれら実施の形態に示したような第１の
手段から第４の手段に記載の膜厚測定方法で測定すれ
ば、光学特性が波長に対して大きく変化する可視光域に
おいても、光学特性を計測することにより膜厚を正確に
測定することができる。この際、全ての膜の膜厚を同じ
測定方法で計測する必要はなく、膜ごとに第１の手段か
ら第４の手段に記載の膜厚測定方法の異なったものを選
択して使用してもよい。

【００５６】また、第１の手段に記載の方法又は第２の
手段に記載の方法でフィッティング計算を行ない、これ
に加えて第３の手段又は第４の手段に記載の方法でフィ
ッティング計算を行なう範囲を制限すれば、膜厚測定精
度をさらに上げることができる。

【００５７】このようにして成膜が行われた光学素子
は、各層の膜厚が正確な厚さに成膜されているので、確
実に目的とする光学特性を有するものとなる。よって、
このような光学素子を光学装置に組み込めば、光学装置
の性能の向上を図ることができる。また、本発明におけ
る光学素子の製造方法は、光通信用に使用される波長多
重用狭帯域フィルター、長波長透過フィルター等を製造
するのに特に適している。

【００５８】

【実施例】（実施例１）近赤外から赤外領域において、
1000nmから1220nmの透過率が５％以下であり、1300nmか
ら1800nmの透過率が85％以上という光学特性を目標と
し、27層からなる多層膜を設計して成膜した。成膜の各
過程において、各膜厚は第１の実施の形態で示したよう
な方法により求め、従来技術の欄で示したような方法で
成膜を行った。得られた多層膜の光学特性の測定結果を
図５に示す。図５から、目標とする光学的特性が得られ
ていることが分かる。

【００５９】（実施例２）実施例１と同じ多層膜を、膜
厚を第２の実施の形態に示したような方法により求め、
従来技術の欄で示したような方法で成膜を行った。得ら
れた多層膜の光学特性の測定結果を図６に示す。図６か
ら、目標とする光学的特性が得られていることが分か
る。

【００６０】（実施例３）実施例１と同じ多層膜を、膜
厚を第３の実施の形態に示したような方法により求め、
従来技術の欄で示したような方法で成膜を行った。得ら
れた多層膜の光学特性の測定結果を図７に示す。図７に
よると、1315nm付近で透過率が目標の85％を多少割り込
んでいるが、ほぼ目標とする特性が得られているのが分
かる。

【００６１】（比較例）実施例１と同じ多層膜を、従来
と同じ方法で可視光領域で膜厚測定を行い、従来技術の
欄で示したような方法で成膜を行った。得られた赤外領
域の光学特性は、図８に示すように目標値を大きく外れ
ており、上記各実施例より大幅に悪化していた。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、光学特性を測定する測定器の分解能を越えるような
急峻な光学特性の変化がある場合でも、光学特性の変化
に基づいて、多層膜の各膜厚を正確に決定することがで
き、これにより所望の光学特性を有する光学素子を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層膜を成膜する方法の例を示す図である。

【図２】分光透過率に基づいて膜厚を測定する方法の原
理を示す図である。

【図３】分光透過率の例を赤外領域まで示した図であ
る。

【図４】分光透過率測定器の感度特性と、理想的なδ関
数型の波長特性を有する光が入射した場合に観測される
分光透過率の形を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例により得られた多層膜の
光学特性を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例により得られた多層膜の
光学特性を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例により得られた多層膜の
光学特性を示す図である。

【図８】従来の膜厚測定法を使用した成膜方法により得
られた多層膜の光学特性を示す図である。

【符号の説明】

１…真空チャンバー２…基板ホルダー３…回転軸４…光学素子５…モニター基板６…スパッター装置７…窓８…投光器９…受光器Ｍ…多層薄膜Ｍ１〜Ｍｎ…薄膜

フロントページの続き (72)発明者萩原まゆみ東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2F065 AA30 CC21 DD03 GG25 HH15 MM16 4K029 BC07 CA05 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に多層膜を有する光学素子におけ
る、多層膜を構成する各々の膜の厚さを測定する方法で
あって、種々の膜厚のときに観測される分光特性を計算
によって求めると共に、求められた分光特性を測定器の
感度特性又はその近似値によって補正した補正分光特性
を求め、両者の差が所定値以上である波長範囲を求め、
この範囲除いた範囲、又はこの範囲を含む所定範囲を除
いた範囲において、計算によって求められた分光特性と
実際に測定された分光特性とのフィッティング計算を行
なうことにより膜厚を求めることを特徴とする光学素子
の膜厚測定方法。
【請求項２】表面に多層膜を有する光学素子におけ
る、多層膜を構成する膜の各々の厚さを測定する方法で
あって、種々の膜厚のときに観測される分光特性を計算
によって求め、このうち、測定器の分解能に対応する波
長間における分光特性の変化が所定値以上である範囲を
求め、この範囲除いた範囲、又はこの範囲を含む所定範
囲を除いた範囲において、計算によって求められた分光
特性と実際に測定された分光特性とのフィッティング計
算を行なうことにより膜厚を求めることを特徴とする光
学素子の膜厚測定方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の膜厚測定
方法を使用して少なくとも１層の膜厚を測定するプロセ
スを有してなることを特徴とする光学素子の製造方法。