JP2007199084A - 膜厚計測装置搭載の光学薄膜形成用装置及び光学薄膜の成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所望の光学特性を得るための膜設計に基づき、各層の種々の膜厚における分光特性を理論値として予め計算し、前記理論値と成膜時における分光特性の実測値とを逐次比較し膜厚制御を行うために、成膜基板に投光する測定光を波長掃引し、成膜基板の分光特性を実測する。具体的には、成膜基板に投光する測定光を波長掃引する波長可変レーザーを、成膜基板を透過または反射した光を受光し、波長可変レーザーの波長掃引に同期して受光した光を光電変換し出力する分光特性測定用受光器と、分光特性測定用受光器の出力に同期して成膜基板の透過率または反射率を計測し出力する光パワーメータと、光パワーメータの出力する透過率または反射率から成膜基板の分光特性を読込み、前記理論値との比較を行う。又、単色測定法と分光特性法とを択一的に選択する手法も提供している。
【選択図】図14
Description
図9〜12に、第1と第2のキャビティとからなる2キャビティNBPFを題材とし、2キャビティ目の結合層、スペーサ層、反射帯層における光学膜厚の分光特性をシミュレーションした結果を示す。図中aからeは、各層の成膜開始時を光学膜厚0として、光学膜厚が0、λ/16、λ/12、λ/8、λ/4と変化する様子を示す。シミュレーションは、高屈折率物質にTa2O5を、低屈折物質にSiO2を用い、中心波長をλ=1550.00nmとして、Ta2O5とSiO2の光学膜厚λ/4をそれぞれH,Lとすると、基板/{[HL]7H8LH[LH]7}L{[HL]7H8LH[LH]7}で表わされる膜構成のNBPFを想定している。屈折率は、図4に示したNBPF用真空成膜装置を用いて光学薄膜材料であるTa2O5及びSiO2をそれぞれ単層成膜した結果より算出した。
前記した実施例を基に単色測光法と分光特性測定法を併用し50GHz用5キャビティー構成のNBPFを作成した。作成したNBPFはTa2O5とSiO2の光学薄膜材料を用い、それらの光学膜厚はλ/4(λ:1550nm)で堆積・制御される。Ta2O5とSiO2の光学膜厚をλ/4とし、それぞれをH,Lとすると膜構成は、基板/{[HL]7H8LH[LH]7}L{[HL]8H8LH[LH]8}L{[HL]8H8LH[LH]8}L{[HL]8H8LH[LH]8}L{[HL]7H8LH[LH]6}1.1837L 0.88899H1.54721L /大気の172層とした。
上記実施例ではNBPFの作成について述べたが、本発明はNBPFの成膜に限られるものではなく、他の光学薄膜素子の成膜制御も可能である。また、上記実施例では透過率を測定したが反射率を測定してもよい。
2 電子ビーム蒸発源
3 シャッタ
4 水晶センサ
5 基板ドーム
6 成膜基板
7 基板加熱用シースヒーター
8 下部覗き窓
9 上部覗き窓
10 コントローラ
11 波長可変レーザ
12 デポラライザー
13 光ファイバ
14 出射筒
15 単色測光用受光器
16 覗き窓
17 放射型温度計
18 温度調節器
19 ハロゲンヒーター用電力調整器
20 低圧導入電極
21 ハロゲンヒーター
22 高周波電源
23 マッチングボックス
24 高圧導入電極
25 分光特性測定用受光器
26 半透明鏡
27 光パワーメータ
28 コンピュータ
29 高屈折率物質
30 低屈折率物質
31 反射帯層
32 スペーサ層
33 キャビティ
34 結合層
35 基板
36 反射防止膜
37 基準点
38 反射点
39 波長可変レーザ
40 光パワーメータ
41 光ファイバ
42 受光側コリメーター
43 測定基板
44 投光側コリメーター
45 広帯域光源
46 光スペクトルアナライザー
47 正常時の分光特性
48 異常時の分光特性
49 外乱光カットフィルタ
50 50GHz用NBPFの設計値
51 単色測光法を用いた172層目終了時の分光特性
52 分光特性測定法を用いて補正成膜を行った後の分光特性
Claims (4)
- 薄膜形成装置により製造される所与の光学特性を有する光学多層膜構造体の光学膜厚の制御装置において、
n層からなる、前記光学多層膜構造体のサブアッセンブリについて、少なくとも所定の光波長帯域内の光透過率又は光反射率の分光特性のシュミレーション理論値を記憶している装置、
前記サブアッセンブリのn番目層を形成している際中に、所定のくり返し周期で前記光波長帯域内の複数の異なる波長における光透過率又は光反射率の値を実測する手段、
前記くり返し周期毎に、前記記憶していた分光特性の理論値と前記複数の異なる波長での前記実測した光透過率又は光反射率の値とを対比させ、前記実測した値が理論値の目標範囲内になったときに、薄膜形成装置での前記n番目の層の形成を停止する指示を出力する処理装置とからなり、
前記実測する手段は前記サブアッセンブリを光照射する前記所定の光波長帯域を含む広帯域光源と、該サブアッセンブリを透過した又は該サブアッセンブリから反射した光を受光して該受光した光のスペクトル分布を得るスペクトルアナライザとからなり、
前記スペクトルアナライザは、形成中の前記サブアッセンブリに照射された前記広帯域光源からの光の透過成分又は反射成分を受光して、前記くり返し周期毎に前記複数の異なる波長での光透過率又は光反射率に実測値を得ている光学膜厚制御装置。
- 請求項1の制御装置において、
m層からなる、前記光学多層膜構造体のサブアッセンブリのm番目層を形成している際中に、前記スペクトルアナライザは、選択された固定波長における形成中の前記m層のサブアッセンブリの光透過率又は光反射率の実測値を所定の時間間隔で得ており、
前記処理装置は、前記時間間隔毎に得られた前記m層のサブアッセンブリの光透過率又は光反射率の実測値に基いて、該実測値の変化量によって該実測値の極値を検出したとき薄膜形成装置での前記m番目層の形成を停止する指示を出力している光学膜制御装置。
- 薄膜形成装置により製造される所与の光学特性を有する光学多層膜構造体の光学膜厚の制御方法において、
n層からなる、前記光学多層膜構造体のサブアッセンブリについて、少なくとも所定の光波長帯域内の光透過率又は光反射率の分光特性のシュミレーション理論値を記憶し、
前記サブアッセンブリのn番目層を形成している際中に、所定のくり返し周期で前記光波長帯域内の複数の異なる波長における光透過率又は光反射率の値を実測し、
前記くり返し周期毎に、前記記憶していた分光特性の理論値と前記複数の異なる波長での前記実測した光透過率又は光反射率の値とを対比させ、前記実測した値が理論値の目標範囲内になったときに、薄膜形成装置での前記n番目の層の形成を停止する指示を出力することとからなり、
前記光透過率又は光反射率の値の実測は前記サブアッセンブリを光照射する前記所定の光波長帯域を含む広帯域光源と、該サブアッセンブリを透過した又は該サブアッセンブリから反射した光を受光して該受光した光のスペクトル分布を得るスペクトルアナライザとで行なわれ、
前記スペクトルアナライザは、形成中の前記サブアッセンブリに照射された前記広帯域光源からの光の透過成分又は反射成分を受光して、前記くり返し周期毎に前記複数の異なる波長での光透過率又は光反射率の実測値を得ている光学多層膜の光学膜厚の制御方法。
- 請求項3の制御方法において、
m層からなる、前記光学多層膜構造体のサブアッセンブリのm番目層を形成している際中に、前記スペクトルアナライザは、選択された固定波長における形成中の前記m層のサブアッセンブリの光透過率又は光反射率の実測値を所定の時間間隔で得ており、
前記時間間隔毎に得られた前記m層のサブアッセンブリの光透過率又は光反射率の実測値に基いて、該実測値の変化量によって該実測値の極値を検出したとき薄膜形成装置での前記m番目層の形成を停止する指示を出力している光学多層膜構造体の光学膜厚の制御方法。
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