JP2008281958A - Method for manufacturing dielectric multilayer film filter and manufacturing device for dielectric multilayer film filter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a dielectric multilayer film filter with improved wavelength selectivity and to provide a manufacturing device for a dielectric multilayer film filter. <P>SOLUTION: A first chamber FL and a second chamber FH mount targets 18 made of dielectric materials having the respective refractive indices or essentially comprising conductive elements included in the dielectric materials, and low refractive index layers and high refractive index layers are formed by sputtering the targets 18. Upon sputtering the respective targets 18 in the first chamber FL and in the second chamber FH, the corresponding bias power supply G1 is driven to apply a negative bias potential to a substrate 2 while the corresponding heat exchanger HX is driven to control the temperature of the substrate 2 to room temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体多層膜フィルタの製造方法、及び、誘電体多層膜フィルタの製造装置に関する。   The present invention relates to a dielectric multilayer filter manufacturing method and a dielectric multilayer filter manufacturing apparatus.

光通信技術には、特定の波長の光を合波または分波する誘電体多層膜フィルタが用いられる。誘電体多層膜フィルタは、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）などからなる低屈折率の誘電体層と、チタン酸化物（ＴｉＯ２）などからなる高屈折率の誘電体層とを有し、これら低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した積層構造を有する。 In the optical communication technology, a dielectric multilayer filter that multiplexes or demultiplexes light of a specific wavelength is used. The dielectric multilayer filter has a low refractive index dielectric layer made of silicon oxide (SiO 2 ) or the like and a high refractive index dielectric layer made of titanium oxide (TiO 2 ) or the like. It has a laminated structure in which refractive index layers and high refractive index layers are alternately laminated.

誘電体多層膜フィルタは、各誘電体層の屈折率と各誘電体層の膜厚によって、合波あるいは分波する光の波長を選択する。誘電体多層膜フィルタの製造工程においては、この波長選択性を得るために、各誘電体層の屈折率と膜厚に対し極めて高い精度が要求される。   The dielectric multilayer filter selects the wavelength of light to be multiplexed or demultiplexed according to the refractive index of each dielectric layer and the film thickness of each dielectric layer. In the manufacturing process of the dielectric multilayer filter, extremely high accuracy is required for the refractive index and film thickness of each dielectric layer in order to obtain this wavelength selectivity.

誘電体多層膜フィルタの製造方法には、従来から、イオンビームスパッタ法が用いられている（例えば、特許文献１）。イオンビームスパッタ法は、イオン源から照射するＡｒイオンなどの運動エネルギーを成膜材料に与え、飛散する成膜材料を基板の上に堆積させる。これによれば、各誘電体層の成膜状態が、イオン源の照射条件によって直接的に制御されるため、各誘電体層の膜厚が高い精度の下で再現される。   Conventionally, an ion beam sputtering method has been used as a method for manufacturing a dielectric multilayer filter (for example, Patent Document 1). In the ion beam sputtering method, kinetic energy such as Ar ions irradiated from an ion source is applied to a film forming material, and the film forming material to be scattered is deposited on a substrate. According to this, since the film formation state of each dielectric layer is directly controlled by the irradiation condition of the ion source, the film thickness of each dielectric layer is reproduced with high accuracy.

一方、イオンビームスパッタ法においては、誘電体層の成膜速度が遅く、また、複雑な装置構成を有する欠点がある。そこで、近年では、誘電体多層膜フィルタの製造方法として、半導体装置の製造プロセスに利用されるマグネトロンスパッタ法が注目されている（例えば、特許文献２）。
特開平１０−１７０７１７号公報 特開平９−２７２９７３号公報 On the other hand, the ion beam sputtering method has a drawback that the deposition rate of the dielectric layer is slow and the apparatus configuration is complicated. Therefore, in recent years, a magnetron sputtering method used in a semiconductor device manufacturing process has attracted attention as a method for manufacturing a dielectric multilayer filter (for example, Patent Document 2).
JP-A-10-170717 Japanese Patent Laid-Open No. 9-272773

ＳｉＯ２やＴｉＯ２などの誘電体は、その結晶化温度が低いため、対応するスパッタ粒子が基板上に堆積するときに、その結晶化を容易に進行させて微結晶膜を形成させる。本発明者らは、誘電体多層膜フィルタの製造方法を検討するなかで、誘電体層の微結晶状態が透過光の波長分散や透過率の変動を招き、誘電体多層膜フィルタの波長選択性を大きく低下させていることを見出した。 Since dielectric materials such as SiO 2 and TiO 2 have a low crystallization temperature, when corresponding sputtered particles are deposited on the substrate, the crystallization is easily advanced to form a microcrystalline film. As the inventors of the present invention have studied a method for manufacturing a dielectric multilayer filter, the microcrystalline state of the dielectric layer causes wavelength dispersion of transmitted light and fluctuations in transmittance, and the wavelength selectivity of the dielectric multilayer filter. Has been found to greatly reduce the.

そこで、上記スパッタ法において、各誘電体層を非晶質（アモルファス）にさせることができれば、誘電体多層膜フィルタの波長選択性を大幅に向上できると考えられる。マグネトロンスパッタ法において非晶質の膜質を得るためには、スパッタ時の圧力を１０−２Ｐａ以下の低圧にする方法が想起されるが、本発明者らの試験研究において、波長選択性の向上に繋がる十分な非晶質を得難いものであった。 Therefore, it is considered that the wavelength selectivity of the dielectric multilayer filter can be greatly improved if each dielectric layer can be made amorphous in the sputtering method. In order to obtain an amorphous film quality in the magnetron sputtering method, a method of setting the pressure during sputtering to a low pressure of 10 −2 Pa or less is conceived, but in the test research of the present inventors, the wavelength selectivity is improved. It is difficult to obtain a sufficient amorphous material that leads to

本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、波長の選択性を向上させた誘電体多層膜フィルタの製造方法および誘電多層膜フィルタの製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a dielectric multilayer filter manufacturing method and a dielectric multilayer filter manufacturing apparatus with improved wavelength selectivity. .

上記目的を達成するために、請求項１に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法では、導体または誘電体からなる複数の異なるターゲットの各々をスパッタして基板に複数の誘電体層を積層する誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、前記複数のターゲットの各々をスパッタするときに、前記基板に負のバイアス電位を印加し、かつ、前記基板を冷却して前記基板に前記複数の誘電体層を積層することを要旨とする。   In order to achieve the above object, in the method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to claim 1, a plurality of different targets made of a conductor or a dielectric are sputtered to stack a plurality of dielectric layers on a substrate. A method for producing a dielectric multilayer filter, wherein when each of the plurality of targets is sputtered, a negative bias potential is applied to the substrate, and the substrate is cooled to cause the plurality of dielectrics to be applied to the substrate. The gist is to laminate the body layers.

請求項１に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法において、負のバイアス電位は、成膜空間のイオンを誘電体に衝突させて結晶粒の成長を抑制させることができる。基板に施す冷却は、イオンの衝突によって誘電体に与えられる熱エネルギーを消費し、各誘電体層に対して結晶化温度に相当するエネルギーの付与を回避させることができる。したがって、各誘電体層の非晶質化を図ることができ、ひいては、誘電体多層膜フィルタの波長選択性を向上させることができる。   In the method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to claim 1, the negative bias potential can suppress the growth of crystal grains by causing ions in the film formation space to collide with the dielectric. The cooling applied to the substrate consumes heat energy given to the dielectric by ion collision, and can avoid giving energy corresponding to the crystallization temperature to each dielectric layer. Therefore, each dielectric layer can be made amorphous, and as a result, the wavelength selectivity of the dielectric multilayer filter can be improved.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、前記負のバイアス電位を印加しないときの誘電体層の成膜速度をＤＲ０とし、前記負のバイアス電位を印加するときの誘電体層の成膜速度をＤＲ１とするとき、前記負のバイアス電位は、前記複数の誘電体層の各々に対してＤＲ１＜０．６×ＤＲ０を満たすことを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to the first aspect, the film formation rate of the dielectric layer when the negative bias potential is not applied is DR0, and the negative When the deposition rate of the dielectric layer when applying the bias potential of DR1 is DR1, the negative bias potential satisfies DR1 <0.6 × DR0 for each of the plurality of dielectric layers. The gist.

請求項２に記載の発明によれば、負のバイアス電位が、誘電体層の成膜速度に基づいて規定されてＤＲ１＜０．６×ＤＲ０を満たすため、各誘電体層の非晶質化を、より確実に図ることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the negative bias potential is defined based on the deposition rate of the dielectric layer and satisfies DR1 <0.6 × DR0, each dielectric layer is made amorphous. Can be achieved more reliably.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、前記複数のターゲットの各々をスパッタするときに、基板温度を−５０℃から２００℃にして前記基板に前記複数の誘電体層を積層することを要旨とする。   The invention described in claim 3 is the method for manufacturing the dielectric multilayer filter according to claim 1 or 2, wherein the substrate temperature is set to −50 ° C. to 200 ° C. when each of the plurality of targets is sputtered. In summary, the plurality of dielectric layers are stacked on the substrate.

請求項３に記載の発明によれば、各誘電体層の非晶質化を、より確実に図ることができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、前記複数のターゲットの各々は、シリコン、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、亜鉛、ハフニウム、マグネシウムからなる群から選択されるいずれか一つの元素を主成分とする導体であること、前記複数のターゲットの各々をスパッタするスパッタガスは、酸素、オゾン、亜酸化窒素からなる群から選択される少なくともいずれか一つのガスと、アルゴンとからなることを要旨とする。 According to the third aspect of the present invention, each dielectric layer can be made more amorphous.
The invention according to claim 4 is the method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the plurality of targets is silicon, aluminum, titanium, zirconium, It is a conductor whose main component is any one element selected from the group consisting of tantalum, niobium, zinc, hafnium, and magnesium, and a sputtering gas for sputtering each of the plurality of targets is oxygen, ozone, suboxide The gist of the invention consists of argon and at least one gas selected from the group consisting of nitrogen.

請求項４に記載の発明によれば、酸化物誘電体層の非晶質化を図ることができ、酸化物誘電体からなる誘電体多層膜フィルタの波長選択性を向上させることができる。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の誘電体多層膜フィルタの製造装置では、導体または誘電体からなる複数の異なるターゲットと、前記複数のターゲットの各々と対向する位置に基板を載置するステージと、前記複数のターゲットの各々にカソード電位を印加してスパッタするカソード電源と、前記ステージに載置される前記基板に負のバイアス電位を印加するバイアス電源と、前記ステージに載置される前記基板を冷却する冷却機構と、前記カソード電源を駆動制御して前記ターゲットをスパッタさせるとともに、前記バイアス電源を駆動制御して前記基板に前記負のバイアス電位を印加させ、かつ、前記冷却機構を駆動制御して前記基板を冷却させて前記基板に複数の誘電体層を積層させる制御部と、を備えたことを要旨とする。 According to the fourth aspect of the invention, the oxide dielectric layer can be made amorphous, and the wavelength selectivity of the dielectric multilayer filter made of the oxide dielectric can be improved.
In order to achieve the above object, in the dielectric multilayer filter manufacturing apparatus according to claim 5, a plurality of different targets made of a conductor or a dielectric, and a substrate placed at a position facing each of the plurality of targets. A stage to be placed, a cathode power source that applies a cathode potential to each of the plurality of targets to perform sputtering, a bias power source that applies a negative bias potential to the substrate placed on the stage, and a stage placed on the stage A cooling mechanism for cooling the substrate to be driven, the cathode power supply is driven and controlled to sputter the target, the bias power supply is driven and controlled to apply the negative bias potential to the substrate, and the cooling And a control unit for controlling the mechanism to cool the substrate and stacking a plurality of dielectric layers on the substrate. .

請求項５に記載の誘電体多層膜フィルタの製造装置によれば、制御部は、複数の異なるターゲットをスパッタさせるとき、成膜空間のイオンを対応する誘電体に衝突させて各誘
電体層の結晶粒の成長を抑制させる。また、制御部は、複数の異なるターゲットをスパッタさせるとき、イオンの衝突によって対応する誘電体に与える熱エネルギーを冷却機構に消費させ、各誘電体層の成膜温度をそれぞれ結晶粒の成長温度より低くさせる。したがって、各誘電体層の非晶質化を図ることができ、ひいては、誘電体多層膜フィルタの波長選択性を向上させることができる。 According to the dielectric multilayer filter manufacturing apparatus of the fifth aspect, when the control unit sputters a plurality of different targets, the control unit causes ions in the film formation space to collide with the corresponding dielectrics to form each dielectric layer. Suppresses the growth of crystal grains. In addition, when sputtering a plurality of different targets, the control unit consumes the thermal energy given to the corresponding dielectric by the collision of ions to the cooling mechanism, and sets the deposition temperature of each dielectric layer from the growth temperature of each crystal grain. Make it low. Therefore, each dielectric layer can be made amorphous, and as a result, the wavelength selectivity of the dielectric multilayer filter can be improved.

上記したように、本発明によれば、波長の選択性を向上させた誘電体多層膜フィルタの製造方法および誘電多層膜フィルタの製造装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a dielectric multilayer filter manufacturing method and a dielectric multilayer filter manufacturing apparatus with improved wavelength selectivity can be provided.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
（誘電体多層膜フィルタ）
まず、本発明を利用して製造する誘電体多層膜フィルタについて説明する。図１は、誘電体多層膜フィルタを示す概略断面図である。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
(Dielectric multilayer filter)
First, a dielectric multilayer filter manufactured using the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a dielectric multilayer filter.

図１において、誘電体多層膜フィルタ１の基板２には、低屈折率層３Ｌと高屈折率層３Ｈとが周期的に交互に積層されている。各低屈折率層３Ｌは、それぞれ非晶質の誘電体からなる薄膜であって、相対的に低い屈折率の誘電体によって形成されている。各高屈折率層３Ｈは、それぞれ非晶質の誘電体からなる薄膜であって、相対的に高い屈折率の誘電体によって形成されている。各低屈折率層３Ｌと各高屈折率層３Ｈは、それぞれ非晶質を呈することによって、透過する光の波長分散を抑制させて、予め規定される所定波長の光のみを所定の透過率で透過させる。   In FIG. 1, low refractive index layers 3L and high refractive index layers 3H are periodically and alternately laminated on a substrate 2 of a dielectric multilayer filter 1. Each low refractive index layer 3L is a thin film made of an amorphous dielectric material, and is formed of a dielectric material having a relatively low refractive index. Each high refractive index layer 3H is a thin film made of an amorphous dielectric, and is formed of a dielectric having a relatively high refractive index. Each low-refractive index layer 3L and each high-refractive index layer 3H are amorphous so that the wavelength dispersion of transmitted light is suppressed, and only light having a predetermined wavelength is transmitted with a predetermined transmittance. Make it transparent.

相対的に低い屈折率の誘電体としては、例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。また、相対的に高い屈折率の誘電体としては、例えば、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ）、タンタル酸化物（Ｔａ２Ｏ５）、ニオブ酸化物（Ｎｂ２Ｏ５）、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）を用いることができる。 For example, silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) can be used as the dielectric having a relatively low refractive index. Moreover, as a dielectric material having a relatively high refractive index, for example, titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ). Hafnium oxide (HfO 2 ) and zinc oxide (ZnO) can be used.

低屈折率層３Ｌは、誘電体多層膜フィルタ１の中心波長をλ、低屈折率層３Ｌの屈折率をｎ１、低屈折率層３Ｌの膜厚をＬとすると、Ｌ＝λ／（４・ｎ１）を満たす膜厚を有する。高屈折率層３Ｈは、誘電体多層膜フィルタ１の中心波長をλ、高屈折率層３Ｈの屈折率をｎ２、高屈折率層３Ｈの膜厚をＨとすると、Ｈ＝λ／（４・ｎ２）を満たす膜厚を有する。そして、低屈折率層３Ｌと高屈折率層３Ｈが交互に積層されるフィルタ要素は、λ／２のスペーサ、すなわち、膜厚が２Ｈからなる高屈折率層３Ｈ（スペーサ層３ＨＳ）を挟んで、複数段に積み重ねられている。 The low refractive index layer 3L is expressed as L = λ / (4, where λ is the center wavelength of the dielectric multilayer filter 1, n 1 is the refractive index of the low refractive index layer 3L, and L is the thickness of the low refractive index layer 3L. · n 1) has a film thickness satisfying. The high refractive index layer 3H is H = λ / (4, where λ is the center wavelength of the dielectric multilayer filter 1, n 2 is the refractive index of the high refractive index layer 3H, and H is the thickness of the high refractive index layer 3H. -It has a film thickness satisfying n 2 ). The filter element in which the low refractive index layer 3L and the high refractive index layer 3H are alternately stacked has a λ / 2 spacer, that is, a high refractive index layer 3H (spacer layer 3HS) having a film thickness of 2H. Are stacked in multiple stages.

これによって、誘電体多層膜フィルタ１は、各フィルタ要素の透過バンドの積に略等しい透過バンドを高い選択性の下で得ることができ、立ち上がりおよび立下り鋭いバンドパスピークを得ることができる。   Thus, the dielectric multilayer filter 1 can obtain a transmission band substantially equal to the product of the transmission bands of the respective filter elements with high selectivity, and can obtain sharp band-pass peaks that rise and fall.

（誘電体多層膜フィルタの製造装置）
次に、誘電体多層膜フィルタの製造装置について説明する。図２は、誘電体多層膜フィルタの製造装置１０を模式的に示す平面図である。 (Dielectric multilayer filter manufacturing equipment)
Next, an apparatus for manufacturing a dielectric multilayer filter will be described. FIG. 2 is a plan view schematically showing the dielectric multilayer filter manufacturing apparatus 10.

図２において、誘電体多層膜の製造装置１０は、ロードロックチャンバＦ０（以下単に、ＬＬチャンバＦ０という。）と、ＬＬチャンバＦ０に連結される搬送チャンバＦＴと、搬送チャンバＦＴに連結される第一チャンバＦＬおよび第二チャンバＦＨを有する。   In FIG. 2, a dielectric multilayer film manufacturing apparatus 10 includes a load lock chamber F0 (hereinafter, simply referred to as LL chamber F0), a transfer chamber FT connected to the LL chamber F0, and a first transfer chamber connected to the transfer chamber FT. It has one chamber FL and a second chamber FH.

ＬＬチャンバＦ０は、減圧可能な内部空間（以下単に、収容室Ｆ０ａという。）を有し、複数の基板２を搬入および搬出する。ＬＬチャンバＦ０は、基板２の成膜処理を開始するとき、収容室Ｆ０ａを減圧して基板２を搬送チャンバＦＴに搬入し、また、基板２の成膜処理を終了するとき、収容室Ｆ０ａを大気開放して基板２を製造装置１０の外部へ搬出する。   The LL chamber F0 has an internal space that can be depressurized (hereinafter simply referred to as a storage chamber F0a), and carries a plurality of substrates 2 in and out. The LL chamber F0 depressurizes the storage chamber F0a when starting the film forming process for the substrate 2, and carries the substrate 2 into the transfer chamber FT. When the film forming process for the substrate 2 is completed, the LL chamber F0 The air is released to the atmosphere, and the substrate 2 is carried out of the manufacturing apparatus 10.

搬送チャンバＦＴは、減圧可能な内部空間（以下単に、搬送室ＦＴａという。）を有し、ＬＬチャンバＦ０、第一チャンバＦＬ、第二チャンバＦＨと解除可能に連通して共通する真空系を形成可能にする。搬送室ＦＴａは、基板２を搬送するための搬送ロボットＲＢを搭載し、基板２の成膜処理を開始するとき、ＬＬチャンバＦ０の基板２を搬送チャンバＦＴに搬入する。搬送ロボットＲＢは、搬送経路に関するデータに基づいて、低屈折率層３Ｌを形成するために基板２を第一チャンバＦＬに搬送し、また、高屈折率層３Ｈを形成するために基板２を第二チャンバＦＨに搬送する。そして、搬送ロボットＲＢは、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨにそれぞれ所定の回数だけ基板２を搬送すると、搬送チャンバＦＴの基板２をＬＬチャンバＦ０に搬出して成膜処理を終了する。   The transfer chamber FT has an internal space that can be decompressed (hereinafter simply referred to as a transfer chamber FTa), and releasably communicates with the LL chamber F0, the first chamber FL, and the second chamber FH to form a common vacuum system. enable. The transfer chamber FTa is equipped with a transfer robot RB for transferring the substrate 2, and loads the substrate 2 of the LL chamber F 0 into the transfer chamber FT when starting the film forming process of the substrate 2. The transfer robot RB transfers the substrate 2 to the first chamber FL in order to form the low refractive index layer 3L based on the data related to the transfer path, and the second substrate 2 is formed in order to form the high refractive index layer 3H. Transfer to two-chamber FH. When the transfer robot RB transfers the substrate 2 to the first chamber FL and the second chamber FH a predetermined number of times, the transfer robot RB unloads the substrate 2 in the transfer chamber FT to the LL chamber F0 and ends the film forming process.

次に、第一チャンバＦＬおよび第二チャンバＦＨについて以下に説明する。図３は、第一チャンバＦＬを模式的に示す図である。なお、第二チャンバＦＨは、第一チャンバＦＬのターゲット１８を変更したものであり、その他の点では第一チャンバＦＬと同じ構成であるため、以下では、その変更点についてのみ説明する。   Next, the first chamber FL and the second chamber FH will be described below. FIG. 3 is a diagram schematically showing the first chamber FL. The second chamber FH is obtained by changing the target 18 of the first chamber FL, and has the same configuration as that of the first chamber FL in other points. Therefore, only the changed points will be described below.

図３において、第一チャンバＦＬは、マグネトロンスパッタ法を用いて基板２に低屈折率層３Ｌを成膜するチャンバである。第一チャンバＦＬは、チャンバ本体１１を有し、そのチャンバ本体１１には、基板２を搬入して成膜処理を施すための成膜空間Ｆａが設けられている。   In FIG. 3, the first chamber FL is a chamber for forming a low refractive index layer 3L on the substrate 2 using a magnetron sputtering method. The first chamber FL has a chamber body 11, and the chamber body 11 is provided with a film formation space Fa for carrying the substrate 2 and performing a film formation process.

チャンバ本体１１には、供給ライン１２を介してスパッタガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２））のマスフローコントローラＭＦＣが連結されて、所定の流量範囲でＡｒとＯ２が供給される。なお、スパッタガスとしては、ＡｒとＯ２に限らず、Ｏ２、オゾン、亜酸化窒素からなる群から選択される少なくともいずれか一つのガスと、Ａｒとの混合ガスを用いることができる。 A mass flow controller MFC of a sputtering gas (for example, argon (Ar) and oxygen (O 2 )) is connected to the chamber body 11 via a supply line 12 so that Ar and O 2 are supplied in a predetermined flow rate range. . The sputtering gas is not limited to Ar and O 2 , and a mixed gas of Ar and at least one gas selected from the group consisting of O 2 , ozone, and nitrous oxide can be used.

チャンバ本体１１には、排気ライン１３を介してターボ分子ポンプやドライポンプなどからなる排気ユニットＰＵが連結されて、成膜空間Ｆａの圧力を所定圧力範囲（例えば、１０−１Ｐａ〜１０−２Ｐａ）に調整する。 An exhaust unit PU including a turbo molecular pump and a dry pump is connected to the chamber body 11 via an exhaust line 13, and the pressure of the film formation space Fa is set within a predetermined pressure range (for example, 10 −1 Pa to 10 −2). Pa).

チャンバ本体１１の成膜空間Ｆａには、基板２を載置して位置決めするステージ１４が配設されている。ステージ１４の内部には、熱交換器ＨＸに連結される冷却ライン１５が設けられ、冷却ライン１５に循環する冷却水が熱交換器ＨＸによって室温に維持される。ステージ１４は、基板２を載置するとき、熱交換器ＨＸが循環する冷却水の熱交換によって基板２の温度を室温に維持する。これら熱交換器ＨＸと冷却ライン１５によって冷却機構が構成されている。   A stage 14 for placing and positioning the substrate 2 is disposed in the film forming space Fa of the chamber body 11. A cooling line 15 connected to the heat exchanger HX is provided inside the stage 14, and the cooling water circulating in the cooling line 15 is maintained at room temperature by the heat exchanger HX. When the substrate 2 is placed, the stage 14 maintains the temperature of the substrate 2 at room temperature by heat exchange of cooling water circulating through the heat exchanger HX. The heat exchanger HX and the cooling line 15 constitute a cooling mechanism.

なお、本実施形態のステージ１４は、基板２を室温に維持するように構成されているが、これに限らず、ステージ１４の温調機構は、成膜する誘電体膜に応じて適宜変更する構成であってもよい。例えば、誘電体として酸化チタン（ＴｉＯ２）を成膜する場合には、上記冷却水を所定の冷却媒体に変更して基板２を所定の温度（例えば、−５０℃〜室温の間、好ましくは、−２０℃〜室温の間）に冷却する構成であってもよい。また、誘電体として酸化シリコン（ＳｉＯ２）を成膜する場合には、上記冷却ライン１５と熱交換器ＨＸをヒータに変更して基板２を所定の温度（例えば、室温〜５０℃の間）に加熱する構成で
あってもよい。また、誘電体として酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）や酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を成膜する場合には、冷却ライン１５と熱交換器ＨＸをヒータに変更して基板２を所定の温度（例えば、室温〜２００℃の間、好ましくは、室温〜１００℃の間）に加熱する構成であってもよい。 Although the stage 14 of the present embodiment is configured to maintain the substrate 2 at room temperature, the temperature control mechanism of the stage 14 is appropriately changed according to the dielectric film to be formed. It may be a configuration. For example, when titanium oxide (TiO 2 ) is formed as a dielectric, the cooling water is changed to a predetermined cooling medium, and the substrate 2 is changed to a predetermined temperature (for example, between −50 ° C. and room temperature, preferably -20 ° C to room temperature). When silicon oxide (SiO 2 ) is formed as a dielectric, the cooling line 15 and the heat exchanger HX are changed to heaters to place the substrate 2 at a predetermined temperature (for example, between room temperature and 50 ° C.). It may be configured to be heated. Further, when tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) or niobium oxide (Nb 2 O 5 ) is formed as a dielectric, the cooling line 15 and the heat exchanger HX are changed to heaters to change the substrate 2 to a predetermined temperature. The structure heated to (for example, between room temperature and 200 degreeC, Preferably between room temperature and 100 degreeC) may be sufficient.

ステージ１４の内部には、バイアス電源Ｇ１に接続される基板電極１６が設けられ、その基板電極１６とバイアス電源Ｇ１との間には、マッチングボックスＭＢが接続されている。バイアス電源Ｇ１は、マッチングボックスＭＢを介して基板電極１６に所定の高周波電力を出力し、マッチングボックスＭＢのインピーダンス整合によって、その出力値を安定させる。ステージ１４は、基板電極１６がバイアス電源Ｇ１からの高周波電力を受けるとき、基板に対して安定した負の電位（以下単に、バイアス電位という。）を印加する。   A substrate electrode 16 connected to the bias power supply G1 is provided inside the stage 14, and a matching box MB is connected between the substrate electrode 16 and the bias power supply G1. The bias power supply G1 outputs predetermined high frequency power to the substrate electrode 16 via the matching box MB, and stabilizes the output value by impedance matching of the matching box MB. The stage 14 applies a stable negative potential (hereinafter simply referred to as a bias potential) to the substrate when the substrate electrode 16 receives high-frequency power from the bias power supply G1.

ステージ１４の上方には、基板２の周方向略全体にわたり円筒状の防着板１７が配設されている。防着板１７は、成膜空間Ｆａにプラズマが生成されるとき、チャンバ本体１１の内壁に対してスパッタ粒子の付着を防止する。   Above the stage 14, a cylindrical deposition preventing plate 17 is disposed over substantially the entire circumferential direction of the substrate 2. The deposition preventing plate 17 prevents sputter particles from adhering to the inner wall of the chamber body 11 when plasma is generated in the film formation space Fa.

ステージ１４の直上には、円盤状を呈するターゲット１８が配設されている。ターゲット１８は、低屈折率層３Ｌを形成するための材料を主成分とするターゲットであって、上記相対的に低い屈折率の誘電体、あるいは、低い屈折率の誘電体に含まれる導体元素を主成分とするターゲットである。低い屈折率の誘電体としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる群から選択されるいずれか一つの誘電体を用いることができる。低い屈折率の誘電体に含まれる導体元素としては、シリコン、マグネシウム、アルミニウムからなる群から選択されるいずれか一つの元素を用いることができる。 A target 18 having a disc shape is disposed immediately above the stage 14. The target 18 is a target whose main component is a material for forming the low refractive index layer 3L, and a conductive element contained in the relatively low refractive index dielectric or the low refractive index dielectric. It is a target with the main component. As the dielectric having a low refractive index, for example, any one dielectric selected from the group consisting of silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) can be used. . As the conductor element contained in the low refractive index dielectric, any one element selected from the group consisting of silicon, magnesium, and aluminum can be used.

なお、第二チャンバＦＨにおいては、ターゲット１８が、高屈折率層３Ｈを形成するための材料を主成分とするターゲットであって、上記相対的に高い屈折率の誘電体、あるいは、高い屈折率の誘電体に含まれる導体元素を主成分とするターゲットである。高い屈折率の誘電体としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選択されるいずれか一つの誘電体を用いることができる。高い屈折率の誘電体に含まれる導体元素としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、亜鉛、ハフニウムからなる群から選択されるいずれか一つの元素を用いることができる。 In the second chamber FH, the target 18 is a target whose main component is a material for forming the high refractive index layer 3H, and has a relatively high refractive index dielectric or a high refractive index. This is a target whose main component is a conductor element contained in the dielectric. Examples of the high refractive index dielectric include titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), hafnium oxide (HfO 2 ), and oxidation. Any one dielectric selected from the group consisting of zinc (ZnO) can be used. As the conductor element contained in the dielectric material having a high refractive index, any one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, tantalum, niobium, zinc, and hafnium can be used.

ターゲット１８の上側には、カソード電源を構成する直流パルス電源Ｇ２に接続されるバッキングプレート１９が配設されている。バッキングプレート１９は、搭載するターゲット１８を基板２に対向させて、ターゲット１８と基板２との間の距離を所定の距離に規定する。バッキングプレート１９は、直流パルス電源Ｇ２が所定の直流電力を出力するとき、成膜空間Ｆａにプラズマを生成してカソードとして機能する。   On the upper side of the target 18, a backing plate 19 connected to a DC pulse power source G2 constituting a cathode power source is disposed. The backing plate 19 makes the target 18 to be mounted face the substrate 2 and regulates the distance between the target 18 and the substrate 2 to a predetermined distance. The backing plate 19 functions as a cathode by generating plasma in the film formation space Fa when the DC pulse power supply G2 outputs a predetermined DC power.

バッキングプレート１９の上方には、磁気回路２１が配設されている。磁気回路２１は、ターゲット１８の内表面に沿ってマグネトロン磁場を形成し、直流パルス電源Ｇ２が所定の直流電力を出力するとき、ターゲット１８の内表面においてプラズマ密度を高くして、低圧下におけるプラズマ状態を安定させる。   A magnetic circuit 21 is disposed above the backing plate 19. The magnetic circuit 21 forms a magnetron magnetic field along the inner surface of the target 18, and when the DC pulse power supply G2 outputs a predetermined DC power, the plasma density is increased on the inner surface of the target 18 and plasma under a low pressure is generated. Stabilize the state.

第一チャンバＦＬは、基板２が成膜空間Ｆａに搬入されるとき、冷却ライン１５を介する温度調整によって基板２を室温に維持する。また、第一チャンバＦＬは、基板２が成膜空間Ｆａに搬入されるとき、成膜空間ＦａにＡｒとＯ２を供給して成膜空間Ｆａの圧力を所定圧力に調整し、成膜空間Ｆａにスパッタ雰囲気を形成する。第一チャンバＦＬは、成
膜空間Ｆａにスパッタ雰囲気が形成されるとき、直流パルス電源Ｇ２に所定の直流電力を出力させて成膜空間Ｆａに高密度のプラズマを生成させてターゲット１８をスパッタさせる。ターゲット１８からスパッタされるスパッタ粒子は、プラズマ中の酸素によって酸素を補填されながら基板２に向かって飛行し、対応する屈折率の誘電体として基板２の表面に堆積する。 The first chamber FL maintains the substrate 2 at room temperature by adjusting the temperature via the cooling line 15 when the substrate 2 is carried into the film formation space Fa. Further, when the substrate 2 is carried into the film formation space Fa, the first chamber FL supplies Ar and O 2 to the film formation space Fa so as to adjust the pressure of the film formation space Fa to a predetermined pressure. A sputtering atmosphere is formed on Fa. When a sputtering atmosphere is formed in the film formation space Fa, the first chamber FL causes the target 18 to be sputtered by generating a high-density plasma in the film formation space Fa by outputting a predetermined DC power to the DC pulse power supply G2. . Sputtered particles sputtered from the target 18 fly toward the substrate 2 while being supplemented with oxygen in the plasma, and are deposited on the surface of the substrate 2 as a dielectric having a corresponding refractive index.

この際、第一チャンバＦＬは、成膜空間Ｆａにプラズマが生成されるとき、バイアス電源Ｇ１に所定の高周波電力を出力させて基板２にバイアス電位を印加する。基板２に堆積される誘電体は、バイアス電位に応じたイオン種の衝突を受けて結晶性を消失させる。また、基板２に堆積される誘電体は、冷却ライン１５を介する冷却によって、結晶化温度に相当するエネルギーを受けることなく基板２に堆積される。これによって、第一チャンバＦＬは、基板２の上に非晶質の誘電体層、すなわち、低屈折率層３Ｌを形成する。   At this time, the first chamber FL applies a bias potential to the substrate 2 by outputting a predetermined high-frequency power to the bias power supply G1 when plasma is generated in the film forming space Fa. The dielectric deposited on the substrate 2 loses its crystallinity due to collision of ion species according to the bias potential. In addition, the dielectric deposited on the substrate 2 is deposited on the substrate 2 without receiving energy corresponding to the crystallization temperature by cooling via the cooling line 15. Thus, the first chamber FL forms an amorphous dielectric layer, that is, a low refractive index layer 3L on the substrate 2.

また、第二チャンバＦＨは、第一チャンバＦＬと同じく、基板２が成膜空間Ｆａに搬入されるとき、成膜空間Ｆａに高密度のプラズマを生成させて対応するターゲット１８をスパッタさせる。そして、第二チャンバＦＨは、成膜空間Ｆａにプラズマが生成されるとき、対応するバイアス電源Ｇ１に所定の高周波電力を出力させて基板２にバイアス電位を印加し、かつ、冷却ライン１５を介する冷却によって基板温度を−５０℃から２００℃に設定する。これによって、第二チャンバＦＨは、基板２の上に非晶質の誘電体層、すなわち、高屈折率層３Ｈを形成する。   Similarly to the first chamber FL, the second chamber FH generates a high-density plasma in the film formation space Fa and sputters the corresponding target 18 when the substrate 2 is carried into the film formation space Fa. Then, when plasma is generated in the film formation space Fa, the second chamber FH outputs a predetermined high frequency power to the corresponding bias power source G 1 to apply a bias potential to the substrate 2 and passes through the cooling line 15. The substrate temperature is set to −50 ° C. to 200 ° C. by cooling. Thus, the second chamber FH forms an amorphous dielectric layer, that is, a high refractive index layer 3H on the substrate 2.

次に、上記誘電体多層膜フィルタの製造装置１０の電気的構成について説明する。図４、誘電体多層膜フィルタの製造装置１０の電気的構成を示す電気ブロック回路図である。
図４において、制御部を構成する制御装置３０は、上記誘電体多層膜フィルタの製造装置１０に各種の処理動作、例えば、基板２の搬送処理、低屈折率層３Ｌの成膜処理、高屈折率層３Ｈの成膜処理などを実行させるものである。制御装置３０は、各種の信号を入力するための入力Ｉ／Ｆ３０Ａと、各種の演算処理を実行するための演算部３０Ｂと、各種データや各種制御プログラムを格納するための記憶部３０Ｃと、各種の信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ３０Ｄを有する。 Next, the electrical configuration of the dielectric multilayer filter manufacturing apparatus 10 will be described. FIG. 4 is an electric block circuit diagram showing an electrical configuration of the dielectric multilayer filter manufacturing apparatus 10.
In FIG. 4, the control device 30 constituting the control unit performs various processing operations on the dielectric multilayer filter manufacturing apparatus 10, for example, transport processing of the substrate 2, film formation processing of the low refractive index layer 3 </ b> L, and high refraction. The film forming process of the rate layer 3H is executed. The control device 30 includes an input I / F 30A for inputting various signals, an arithmetic unit 30B for executing various arithmetic processes, a storage unit 30C for storing various data and various control programs, Output I / F 30D for outputting the following signal.

制御装置３０には、入力Ｉ／Ｆ３０Ａを介して、入力部３１Ａ、ＬＬチャンバ検出部３２Ａ、搬送チャンバ検出部３３Ａ、第一チャンバ検出部３４Ａ、第二チャンバ検出部３５Ａが接続されている。   An input unit 31A, an LL chamber detection unit 32A, a transfer chamber detection unit 33A, a first chamber detection unit 34A, and a second chamber detection unit 35A are connected to the control device 30 via an input I / F 30A.

入力部３１Ａは、起動スイッチや停止スイッチなどの各種の操作スイッチを有し、製造装置１０が各種の処理動作に利用するためのデータを制御装置３０に入力する。例えば、入力部３１Ａは、基板２の搬送処理、低屈折率層３Ｌの成膜処理、高屈折率層３Ｈの成膜処理に関するデータを制御装置３０に入力する。   The input unit 31 </ b> A has various operation switches such as a start switch and a stop switch, and inputs data to be used by the manufacturing apparatus 10 for various processing operations to the control apparatus 30. For example, the input unit 31A inputs data related to the transport process of the substrate 2, the film formation process of the low refractive index layer 3L, and the film formation process of the high refractive index layer 3H to the control device 30.

すなわち、入力部３１Ａは、基板２の搬送経路（各種処理の処理順序）に関するデータを制御装置３０に入力する。また、入力部３１Ａは、低屈折率層３Ｌの成膜処理を実行するための成膜条件（例えば、スパッタガスの流量、成膜圧力、成膜時間、ターゲット電力、バイアス電力など）に関するデータを制御装置３０に入力する。また、入力部３１Ａは、高屈折率層３Ｈの成膜処理を実行するための成膜条件（例えば、スパッタガスの流量、成膜圧力、成膜時間、ターゲット電力、バイアス電力など）に関するデータを制御装置３０に入力する。   That is, the input unit 31 </ b> A inputs data related to the transport path (processing order of various processes) of the substrate 2 to the control device 30. Further, the input unit 31A stores data regarding film formation conditions (for example, sputtering gas flow rate, film formation pressure, film formation time, target power, bias power, etc.) for performing the film formation process of the low refractive index layer 3L. Input to the control device 30. Further, the input unit 31A stores data relating to film formation conditions (for example, sputtering gas flow rate, film formation pressure, film formation time, target power, bias power, etc.) for performing the film formation process of the high refractive index layer 3H. Input to the control device 30.

制御装置３０は、入力部３１Ａから入力される各種のデータを受信して記憶部３０Ｃに格納し、各種のデータに対応する条件の下で各種の処理動作を実行させる。
ＬＬチャンバ検出部３２Ａは、ＬＬチャンバＦ０の状態、例えば、収容室Ｆ０ａの実圧
力、収容する基板２の枚数などを検出し、その検出結果を制御装置３０に入力する。搬送チャンバ検出部３３Ａは、搬送チャンバＦＴの状態、例えば、搬送ロボットＲＢのアーム位置などを検出し、その検出結果を制御装置３０に入力する。 The control device 30 receives various data input from the input unit 31A, stores it in the storage unit 30C, and executes various processing operations under conditions corresponding to the various data.
The LL chamber detection unit 32 </ b> A detects the state of the LL chamber F <b> 0, for example, the actual pressure of the storage chamber F <b> 0 a, the number of substrates 2 to be stored, and inputs the detection result to the control device 30. The transfer chamber detection unit 33A detects the state of the transfer chamber FT, for example, the arm position of the transfer robot RB, and inputs the detection result to the control device 30.

第一チャンバ検出部３４Ａは、第一チャンバＦＬの状態、例えば、スパッタガスの実流量、成膜空間Ｆａの実圧力、実成膜時間、ターゲットに供給する実電力、基板電極１６に供給する実電力などを検出し、その検出結果を制御装置３０に入力する。第二チャンバ検出部３５Ａは、第二チャンバＦＨの状態、例えば、スパッタガスの実流量、成膜空間Ｆａの実圧力、実成膜時間、ターゲットに供給する実電力、基板電極１６に供給する実電力などを検出し、その検出結果を制御装置３０に入力する。   The first chamber detection unit 34A is in the state of the first chamber FL, for example, the actual flow rate of the sputtering gas, the actual pressure of the deposition space Fa, the actual deposition time, the actual power supplied to the target, and the actual power supplied to the substrate electrode 16. Electric power is detected and the detection result is input to the control device 30. The second chamber detection unit 35A is in the state of the second chamber FH, for example, the actual flow rate of the sputtering gas, the actual pressure of the deposition space Fa, the actual deposition time, the actual power supplied to the target, and the actual power supplied to the substrate electrode 16. Electric power is detected and the detection result is input to the control device 30.

制御装置３０には、出力Ｉ／Ｆ３０Ｄを介して、出力部３１Ｂ、ＬＬチャンバ駆動部３２Ｂ、搬送チャンバ駆動部３３Ｂ、第一チャンバ駆動部３４Ｂ、第二チャンバ駆動部３５Ｂが接続されている。   An output unit 31B, an LL chamber drive unit 32B, a transfer chamber drive unit 33B, a first chamber drive unit 34B, and a second chamber drive unit 35B are connected to the control device 30 via an output I / F 30D.

出力部３１Ｂは、液晶ディスプレイなどの各種表示装置を有して製造装置１０の処理状況に関する各種のデータを出力する。
制御装置３０は、ＬＬチャンバ検出部３２Ａから入力される検出信号を利用して、ＬＬチャンバ駆動部３２Ｂに対応する駆動制御信号をＬＬチャンバ駆動部３２Ｂに出力する。ＬＬチャンバ駆動部３２Ｂは、制御装置３０からの駆動制御信号に応答し、収容室Ｆ０ａを減圧あるいは大気開放して基板２の搬入あるいは搬出を可能にする。 The output unit 31B has various display devices such as a liquid crystal display and outputs various data related to the processing status of the manufacturing apparatus 10.
The control device 30 outputs a drive control signal corresponding to the LL chamber drive unit 32B to the LL chamber drive unit 32B using the detection signal input from the LL chamber detection unit 32A. The LL chamber drive unit 32B responds to a drive control signal from the control device 30 and allows the substrate 2 to be loaded or unloaded by reducing the pressure or opening the storage chamber F0a to the atmosphere.

制御装置３０は、搬送チャンバ検出部３３Ａから入力される検出信号を利用し、入力部３１Ａから入力される処理順序に関するデータに基づいて、搬送チャンバ検出部３３Ａに対応する駆動制御信号を搬送チャンバ駆動部３３Ｂに出力する。搬送チャンバ駆動部３３Ｂは、制御装置３０からの駆動制御信号に応答し、処理順序に従って、ＬＬチャンバＦ０、搬送チャンバＦＴ、第一チャンバＦＬ、第二チャンバＦＨの間で基板２を搬送する。   The control device 30 uses the detection signal input from the transfer chamber detection unit 33A, and drives the drive control signal corresponding to the transfer chamber detection unit 33A based on the processing order input from the input unit 31A. To the unit 33B. The transfer chamber driving unit 33B transfers the substrate 2 among the LL chamber F0, the transfer chamber FT, the first chamber FL, and the second chamber FH according to the processing order in response to the drive control signal from the control device 30.

制御装置３０は、第一チャンバ検出部３４Ａから入力される検出信号を利用し、入力部３１Ａから入力される低屈折率層３Ｌの成膜条件に基づいて、第一チャンバ駆動部３４Ｂに対応する駆動制御信号を第一チャンバ駆動部３４Ｂに出力する。第一チャンバ駆動部３４Ｂは、制御装置３０からの駆動制御信号に応答して入力部３１Ａから入力される低屈折率層３Ｌの成膜条件の下で成膜処理を実行する。   The control device 30 uses the detection signal input from the first chamber detection unit 34A, and corresponds to the first chamber drive unit 34B based on the film formation conditions of the low refractive index layer 3L input from the input unit 31A. A drive control signal is output to the first chamber drive unit 34B. The first chamber drive unit 34B executes the film formation process under the film formation conditions of the low refractive index layer 3L input from the input unit 31A in response to the drive control signal from the control device 30.

制御装置３０は、第二チャンバ検出部３５Ａから入力される検出信号を利用し、入力部３１Ａから入力される高屈折率層３Ｈの成膜条件に基づいて、第二チャンバ駆動部３５Ｂに対応する駆動制御信号を第二チャンバ駆動部３５Ｂに出力する。第二チャンバ駆動部３５Ｂは、制御装置３０からの駆動制御信号に応答して入力部３１Ａから入力される高屈折率層３Ｈの成膜条件の下で成膜処理を実行する。   The control device 30 uses the detection signal input from the second chamber detection unit 35A, and corresponds to the second chamber driving unit 35B based on the film formation condition of the high refractive index layer 3H input from the input unit 31A. A drive control signal is output to the second chamber drive unit 35B. The second chamber drive unit 35B executes the film formation process under the film formation conditions of the high refractive index layer 3H input from the input unit 31A in response to the drive control signal from the control device 30.

（誘電体多層膜フィルタの製造方法）
まず、制御装置３０は、ＬＬチャンバＦ０に基板２がセットされて、入力部３１Ａから各種のデータを受信する。次いで、制御装置３０は、ＬＬチャンバＦ０の状態と搬送チャンバＦＴの状態を検出し、入力部３１Ａから入力される処理順序に従って基板２の搬送処理を開始させる。 (Manufacturing method of dielectric multilayer filter)
First, the control device 30 sets the substrate 2 in the LL chamber F0 and receives various data from the input unit 31A. Next, the control device 30 detects the state of the LL chamber F0 and the state of the transfer chamber FT, and starts the transfer process of the substrate 2 according to the processing order input from the input unit 31A.

制御装置３０は、ＬＬチャンバＦ０から搬送チャンバＦＴに搬入される基板２を第一チャンバＦＬに搬送させて、入力部３１Ａから入力される低屈折率層３Ｌの成膜条件に基づいて、対応する成膜空間Ｆａにスパッタ雰囲気を形成させる。そして、制御装置３０は、バイアス電源Ｇ１と直流パルス電源Ｇ２を駆動させて、低屈折率層３Ｌの成膜処理を実行
させる。 The control device 30 transfers the substrate 2 carried into the transfer chamber FT from the LL chamber F0 to the first chamber FL, and responds based on the film formation conditions of the low refractive index layer 3L input from the input unit 31A. A sputtering atmosphere is formed in the film formation space Fa. Then, the control device 30 drives the bias power supply G1 and the DC pulse power supply G2 to execute the film forming process for the low refractive index layer 3L.

制御装置３０は、第一チャンバＦＬの状態を検出して低屈折率層３Ｌの成膜処理が終了したか否かを判断し、低屈折率層３Ｌの成膜処理が終了すると、第一チャンバＦＬの基板２を第二チャンバＦＨに搬送させる。そして、制御装置３０は、入力部３１Ａから入力される高屈折率層３Ｈの成膜条件に基づいて、対応する成膜空間Ｆａにスパッタ雰囲気を形成させてバイアス電源Ｇ１と直流パルス電源Ｇ２を駆動させ、高屈折率層３Ｈの成膜処理を実行させる。   The control device 30 detects the state of the first chamber FL, determines whether or not the film formation process of the low refractive index layer 3L is finished, and when the film formation process of the low refractive index layer 3L is finished, the first chamber The substrate 2 of FL is transferred to the second chamber FH. Then, the control device 30 drives the bias power supply G1 and the DC pulse power supply G2 by forming a sputtering atmosphere in the corresponding film formation space Fa based on the film formation conditions of the high refractive index layer 3H input from the input unit 31A. Then, the film forming process of the high refractive index layer 3H is executed.

制御装置３０は、第二チャンバＦＨの状態を検出して高屈折率層３Ｈの成膜処理が終了したか否かを判断し、高屈折率層３Ｈの成膜処理が終了すると、入力部３１Ａから入力される処理順序に従って低屈折率層３Ｌと高屈折率層３Ｈの成膜処理を繰り返し、基板２をＬＬチャンバＦ０に搬出する。   The control device 30 detects the state of the second chamber FH, determines whether or not the film formation process for the high refractive index layer 3H is completed, and when the film formation process for the high refractive index layer 3H is completed, the input unit 31A. The film formation process of the low refractive index layer 3L and the high refractive index layer 3H is repeated according to the processing order input from, and the substrate 2 is carried out to the LL chamber F0.

以後同様に、制御装置３０は、全ての基板２の各々に対して、低屈折率層３Ｌの成膜処理と高屈折率層３Ｈの成膜処理を実行させる。そして、制御装置３０は、ＬＬチャンバＦ０の状態を検出し、全ての基板２に所定の低屈折率層３Ｌと所定の高屈折率層３Ｈを形成させると、ＬＬチャンバＦ０を大気開放させて全ての基板２を外部に搬出させる。   Thereafter, similarly, the control device 30 causes the film formation process of the low refractive index layer 3L and the film formation process of the high refractive index layer 3H to be executed for each of all the substrates 2. Then, the control device 30 detects the state of the LL chamber F0, and when the predetermined low refractive index layer 3L and the predetermined high refractive index layer 3H are formed on all the substrates 2, the LL chamber F0 is opened to the atmosphere and all of them are opened. The substrate 2 is unloaded.

（実施例）
次に、上記誘電体多層膜フィルタの製造方法におけるバイアス電力の設定方法について実施例を挙げて以下に説明する。図５は、熱酸化膜のウェットエッチレートを基準とする低屈折率層３Ｌのウェットエッチレート、すなわち、ウェットエッチレート比（以下単に、ＷＥＲＲという。）とバイアス電力密度の関係を示す。図６は、低屈折率層３Ｌの成膜速度ＤＲとバイアス電力密度の関係を示す。 (Example)
Next, a method for setting the bias power in the method for manufacturing the dielectric multilayer filter will be described below with reference to examples. FIG. 5 shows the relationship between the wet etch rate of the low refractive index layer 3L based on the wet etch rate of the thermal oxide film, that is, the wet etch rate ratio (hereinafter simply referred to as WERR) and the bias power density. FIG. 6 shows the relationship between the deposition rate DR of the low refractive index layer 3L and the bias power density.

まず、ターゲット１８として、Ｓｉを主成分とする直径３００ｍｍのＳｉターゲットを用い、スパッタガスとして、ＡｒとＯ２の混合ガスを用いた。そして、成膜圧力を０．０５Ｐａに調整し、６ｋＷの直流パルス電源をターゲット１８に供給してＳｉターゲットをスパッタし、基板温度を室温に設定した直径２００ｍｍの複数のシリコン基板に、それぞれ低屈折率層３ＬとしてのＳｉＯ２を成膜した。この際、複数の基板２の各々に対し、それぞれバイアス電力の密度を０〜１．３Ｗ／ｃｍ２の範囲で変更し、バイアス電力密度の異なる低屈折率層３Ｌを得た。そして、各低屈折率層３Ｌをバッファードフッ酸に浸漬させてエッチング前後の膜厚を計測し、低屈折率層３Ｌの各々に関して、ＷＥＲＲと成膜速度ＤＲを演算した。各低屈折率層３Ｌを用いて計測したＷＥＲＲと成膜速度ＤＲを図５と図６に示す。 First, a Si target having a diameter of 300 mm mainly composed of Si was used as the target 18, and a mixed gas of Ar and O 2 was used as the sputtering gas. Then, the film forming pressure is adjusted to 0.05 Pa, a 6 kW DC pulse power supply is supplied to the target 18, the Si target is sputtered, and a plurality of 200 mm diameter silicon substrates whose substrate temperature is set to room temperature are low-refractive. SiO 2 was deposited as the rate layer 3L. In this case, for each of the plurality of substrates 2, respectively to change the density of the bias power in the range of 0~1.3W / cm 2, to obtain a different low refractive index layer 3L of the bias power density. Then, each low refractive index layer 3L was immersed in buffered hydrofluoric acid to measure the film thickness before and after etching, and WERR and film formation rate DR were calculated for each of the low refractive index layers 3L. FIG. 5 and FIG. 6 show the WERR and the deposition rate DR measured using each low refractive index layer 3L.

図５において、低屈折率層３ＬのＷＥＲＲは、バイアス電力の供給とともに急激に低下し、バイアス電力密度の増加にともないその変化率を減少させて、バイアス電力密度が所定の値を超えると略一定値（図５において、ＷＥＲＲ＝１．５）を示す。ここで、低屈折率層３ＬのＷＥＲＲが略一定値を示すバイアス電力密度を下限電力密度Ｂｐ（図５において、０．６４Ｗ／ｃｍ２）という。 In FIG. 5, the WERR of the low refractive index layer 3 </ b> L rapidly decreases with the supply of the bias power, and decreases with the increase of the bias power density, and is substantially constant when the bias power density exceeds a predetermined value. The value is shown (WERR = 1.5 in FIG. 5). Here, the bias power density at which the WERR of the low refractive index layer 3L has a substantially constant value is referred to as a lower limit power density Bp (0.64 W / cm 2 in FIG. 5).

すなわち、低屈折率層３Ｌは、バイアス電力の供給とともに結晶性を低くして、バイアス電力密度が下限電力密度になるとき、その結晶性を消失させて熱酸化膜と略等しい非晶質状態になることがわかる。これは、各低屈折率層３ＬのＳＥＭ（Scanning Electron Microscope ）断面像を観測し、バイアス電力の供給とともにＳｉＯ２の柱状結晶が減少し
、バイアス電力密度が下限電力密度Ｂｐになるときに、ＳｉＯ２の柱状結晶が消失することからも確認できる。 That is, the low refractive index layer 3L is lowered in crystallinity with the supply of bias power, and when the bias power density reaches the lower limit power density, the low refractive index layer 3L loses the crystallinity and becomes an amorphous state substantially equal to the thermal oxide film. I understand that This is because the SEM (Scanning Electron Microscope) cross-sectional image of each low refractive index layer 3L is observed, and the SiO 2 columnar crystal decreases with the supply of bias power, and when the bias power density becomes the lower limit power density Bp, It can also be confirmed from the disappearance of the columnar crystals of 2 .

上記誘電体多層膜フィルタの製造方法においては、この下限電力密度Ｂｐに相当するバイアス電力が成膜条件として設定される。したがって、上記誘電体多層膜フィルタの製造方法によって得られる低屈折率層３Ｌによれば、その膜質を非晶質にさせることができ、透過光の波長分散や透過率の変動を回避させることができる。   In the dielectric multilayer filter manufacturing method, a bias power corresponding to the lower limit power density Bp is set as a film forming condition. Therefore, according to the low refractive index layer 3L obtained by the dielectric multilayer filter manufacturing method, the film quality can be made amorphous, and the wavelength dispersion of transmitted light and the fluctuation of the transmittance can be avoided. it can.

図６において、低屈折率層３Ｌの成膜速度ＤＲは、バイアス電力が増加するに連れて略直線的に低下することが分かる。また、低屈折率層３Ｌの成膜速度ＤＲは、バイアス電力密度が下限電力密度Ｂｐ（０．６４Ｗ／ｃｍ２）になるとき、バイアス電力を供給しないときの成膜速度ＤＲの約７０％に相当することが分かる。これは、バイアス電力にともなう逆スパッタ分だけ成膜速度ＤＲが減少するためであり、低屈折率層３Ｌおよび高屈折率層３Ｈの双方において共通するものである。 In FIG. 6, it can be seen that the deposition rate DR of the low refractive index layer 3L decreases substantially linearly as the bias power increases. Further, the deposition rate DR of the low refractive index layer 3L is about 70% of the deposition rate DR when the bias power is not supplied when the bias power density reaches the lower limit power density Bp (0.64 W / cm 2 ). You can see that it corresponds. This is because the deposition rate DR decreases by the amount of reverse sputtering accompanying the bias power, and is common to both the low refractive index layer 3L and the high refractive index layer 3H.

上記誘電体多層膜フィルタの製造方法においては、バイアス電力を供給しないときの成膜速度ＤＲを「ＤＲ０」とし、バイアス電力を供給するときの成膜速度ＤＲを「ＤＲ１」とし、ＤＲ１＜０．６×ＤＲ０を満たすバイアス電力が成膜条件として設定される。したがって、上記誘電体多層膜フィルタの製造方法によって得られる低屈折率層３Ｌおよび高屈折率層３Ｈによれば、各膜質を非晶質にさせることができ、透過光の波長分散や透過率の変動を、より確実に回避させることができる。   In the above dielectric multilayer filter manufacturing method, the deposition rate DR when no bias power is supplied is “DR0”, the deposition rate DR when bias power is supplied is “DR1”, and DR1 <0. A bias power satisfying 6 × DR0 is set as a film forming condition. Therefore, according to the low-refractive index layer 3L and the high-refractive index layer 3H obtained by the dielectric multilayer filter manufacturing method, each film quality can be made amorphous, and the wavelength dispersion and transmittance of transmitted light can be reduced. Variations can be avoided more reliably.

上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）上記実施形態において、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれ対応する屈折率を有する誘電体、あるいは、その誘電体に含まれる導体元素を主成分とするターゲット１８を搭載し、該ターゲット１８をスパッタして低屈折率層３Ｌと高屈折率層３Ｈを形成する。そして、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれターゲット１８をスパッタするときに、対応するバイアス電源Ｇ１を駆動して基板２に負のバイアス電位を印加し、かつ、対応する熱交換器ＨＸを駆動して基板２の温度を室温にする。 According to the said embodiment, there exist the following effects.
(1) In the above embodiment, each of the first chamber FL and the second chamber FH is equipped with a dielectric 18 having a corresponding refractive index or a target 18 whose main component is a conductor element contained in the dielectric, The target 18 is sputtered to form the low refractive index layer 3L and the high refractive index layer 3H. The first chamber FL and the second chamber FH respectively drive the corresponding bias power source G1 to apply a negative bias potential to the substrate 2 when sputtering the target 18, and the corresponding heat exchanger HX. To drive the temperature of the substrate 2 to room temperature.

したがって、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、基板２に印加する負のバイアス電位によって、成膜空間Ｆａのイオンを基板２上の誘電体に衝突させて結晶粒の成長を抑制させることができる。また、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれ冷却ライン１５を介する冷却によって、各誘電体層に対し結晶化温度に相当するエネルギーの付与を回避させることができる。よって、各誘電体層の非晶質化を図ることができ、ひいては、誘電体多層膜フィルタの波長選択性を向上させることができる。   Accordingly, the first chamber FL and the second chamber FH can suppress the growth of crystal grains by causing the ions in the deposition space Fa to collide with the dielectric on the substrate 2 by the negative bias potential applied to the substrate 2. it can. Moreover, the first chamber FL and the second chamber FH can avoid applying energy corresponding to the crystallization temperature to each dielectric layer by cooling via the cooling line 15. Therefore, each dielectric layer can be made amorphous, and the wavelength selectivity of the dielectric multilayer filter can be improved.

（２）上記実施形態において、バイアス電力を供給しないときの誘電体層の成膜速度ＤＲを「ＤＲ０」とし、バイアス電力を供給するときの誘電体層の成膜速度ＤＲを「ＤＲ１」とするとき、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれＤＲ１＜０．６×ＤＲ０を満たすバイアス電力を基板２に供給する。したがって、低屈折率層３Ｌと高屈折率層３Ｈの構成材料に応じ、バイアス電力を規格化させることができ、各誘電体層の非晶質化を、より確実に図ることができる。   (2) In the above embodiment, the dielectric layer deposition rate DR when no bias power is supplied is “DR0”, and the dielectric layer deposition rate DR when bias power is supplied is “DR1”. At this time, the first chamber FL and the second chamber FH supply the substrate 2 with bias power that satisfies DR1 <0.6 × DR0, respectively. Therefore, the bias power can be normalized according to the constituent materials of the low refractive index layer 3L and the high refractive index layer 3H, and each dielectric layer can be made more amorphous.

（３）上記実施形態において、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれバイアス電力の供給によって低屈折率層３Ｌと高屈折率層３Ｈを逆スパッタさせることができ、その段差被覆性を向上させることができる。この結果、誘電体多層膜の加工性を向上させることができ、例えば、下地に凹凸形状を形成してレンズ効果を利用する際に、誘電体多層膜の全体から見た膜厚均一性を向上させることができる。   (3) In the above embodiment, the first chamber FL and the second chamber FH can reverse-sputter the low-refractive index layer 3L and the high-refractive index layer 3H by supplying bias power, respectively, and improve the step coverage. Can be made. As a result, the workability of the dielectric multilayer film can be improved. For example, when the concave and convex shape is formed on the base and the lens effect is used, the film thickness uniformity seen from the whole dielectric multilayer film is improved. Can be made.

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれ対応する直流パルス電源Ｇ２を有し、対応するターゲット１８に直流電力を供給する。これに限ら
ず、例えば、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれ対応する高周波電源を有して、対応するターゲット１８に高周波電力を供給する構成であってもよい。 In addition, you may implement the said embodiment in the following aspects.
In the above embodiment, each of the first chamber FL and the second chamber FH has a corresponding DC pulse power supply G2 and supplies DC power to the corresponding target 18. For example, the first chamber FL and the second chamber FH may each have a corresponding high-frequency power source and supply high-frequency power to the corresponding target 18.

・上記実施形態において、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれ熱交換器ＨＸを有して基板２の温度を室温にする。これに限らず、例えば、第一チャンバＦＬと第二チャンバＦＨは、それぞれ熱交換器ＨＸを利用して基板２の温度を室温以上に保持する構成であってもよく、基板２の温度は、対応する誘電体層に対して結晶化温度に相当するエネルギーの与えない温度であればよい。   In the above embodiment, each of the first chamber FL and the second chamber FH has the heat exchanger HX, and brings the temperature of the substrate 2 to room temperature. For example, the first chamber FL and the second chamber FH may be configured to hold the temperature of the substrate 2 at room temperature or higher by using the heat exchanger HX. Any temperature that does not give energy corresponding to the crystallization temperature to the corresponding dielectric layer may be used.

本発明の誘電体多層膜フィルタを示す要部断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a dielectric multilayer filter of the present invention. 同じく、誘電体多層膜フィルタの製造装置を模式的に示す平面図。Similarly, the top view which shows typically the manufacturing apparatus of a dielectric multilayer filter. 同じく、製造装置の第一チャンバを示す側断面図。Similarly, the sectional side view which shows the 1st chamber of a manufacturing apparatus. 同じく、製造装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図。Similarly, the electric block circuit diagram which shows the electric constitution of a manufacturing apparatus. 同じく、バイアス電力密度とウェットエッチレート比との関係を示す図。Similarly, the figure which shows the relationship between a bias power density and wet etch rate ratio. 同じく、バイアス電力密度と成膜速度との関係を示す図。Similarly, the figure which shows the relationship between a bias power density and the film-forming speed | rate.

符号の説明Explanation of symbols

Ｇ１…バイアス電源、Ｇ２…カソード電源を構成する直流パルス電源、ＨＸ…冷却機構を構成する熱交換器、１５…冷却機構を構成する冷却ライン、１…誘電体多層膜フィルタ、２…基板、３Ｌ…低屈折率層、３Ｈ…高屈折率層、１０…誘電体多層膜フィルタの製造装置、１４…ステージ、１８…ターゲット。 G1 ... bias power supply, G2 ... DC pulse power supply constituting cathode power supply, HX ... heat exchanger constituting cooling mechanism, 15 ... cooling line constituting cooling mechanism, 1 ... dielectric multilayer filter, 2 ... substrate, 3L ... Low refractive index layer, 3H ... High refractive index layer, 10 ... Dielectric multilayer filter manufacturing apparatus, 14 ... Stage, 18 ... Target.

Claims (5)

導体または誘電体からなる複数の異なるターゲットの各々をスパッタして基板に複数の誘電体層を積層する誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、
前記複数のターゲットの各々をスパッタするときに、前記基板に負のバイアス電位を印加し、かつ、前記基板を冷却して前記基板に前記複数の誘電体層を積層すること、
を特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造方法。 A method of manufacturing a dielectric multilayer filter in which a plurality of different targets made of a conductor or a dielectric are sputtered to laminate a plurality of dielectric layers on a substrate,
Applying a negative bias potential to the substrate when sputtering each of the plurality of targets, and cooling the substrate to stack the plurality of dielectric layers on the substrate;
A method for producing a dielectric multilayer filter characterized by the above. 請求項１に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、
前記負のバイアス電位を印加しないときの誘電体層の成膜速度をＤＲ０とし、
前記負のバイアス電位を印加するときの誘電体層の成膜速度をＤＲ１とするとき、
前記負のバイアス電位は、前記複数の誘電体層の各々に対してＤＲ１＜０．６×ＤＲ０を満たすこと、
を特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造方法。 It is a manufacturing method of the dielectric multilayer filter according to claim 1,
The deposition rate of the dielectric layer when the negative bias potential is not applied is DR0,
When the deposition rate of the dielectric layer when applying the negative bias potential is DR1,
The negative bias potential satisfies DR1 <0.6 × DR0 for each of the plurality of dielectric layers;
A method for producing a dielectric multilayer filter characterized by the above. 請求項１または２に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、
前記複数のターゲットの各々をスパッタするときに、基板温度を−５０℃から２００℃にして前記基板に前記複数の誘電体層を積層すること、
を特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造方法。 A method for producing a dielectric multilayer filter according to claim 1 or 2,
Laminating the plurality of dielectric layers on the substrate at a substrate temperature of −50 ° C. to 200 ° C. when sputtering each of the plurality of targets;
A method for producing a dielectric multilayer filter characterized by the above. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法であって、
前記複数のターゲットの各々は、シリコン、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、亜鉛、ハフニウム、マグネシウムからなる群から選択されるいずれか一つの元素を主成分とする導体であること、
前記複数のターゲットの各々をスパッタするスパッタガスは、酸素、オゾン、亜酸化窒素からなる群から選択される少なくともいずれか一つのガスと、アルゴンとからなること、
を特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造方法。 A method for producing a dielectric multilayer filter according to any one of claims 1 to 3,
Each of the plurality of targets is a conductor whose main component is any one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, tantalum, niobium, zinc, hafnium, magnesium,
A sputtering gas for sputtering each of the plurality of targets is composed of at least one gas selected from the group consisting of oxygen, ozone, and nitrous oxide, and argon,
A method for producing a dielectric multilayer filter characterized by the above. 導体または誘電体からなる複数の異なるターゲットと、
前記複数のターゲットの各々と対向する位置に基板を載置するステージと、
前記複数のターゲットの各々にカソード電位を印加してスパッタするカソード電源と、
前記ステージに載置される前記基板に負のバイアス電位を印加するバイアス電源と、
前記ステージに載置される前記基板を冷却する冷却機構と、
前記カソード電源を駆動制御して前記ターゲットをスパッタさせるとともに、前記バイアス電源を駆動制御して前記基板に前記負のバイアス電位を印加させ、かつ、前記冷却機構を駆動制御して前記基板を冷却させて前記基板に複数の誘電体層を積層させる制御部と、を備えたこと、
を特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造装置。 A plurality of different targets made of conductors or dielectrics;
A stage for placing a substrate at a position facing each of the plurality of targets;
A cathode power source that applies a cathode potential to each of the plurality of targets to perform sputtering;
A bias power source for applying a negative bias potential to the substrate placed on the stage;
A cooling mechanism for cooling the substrate placed on the stage;
The cathode power supply is controlled to sputter the target, the bias power supply is controlled to apply the negative bias potential to the substrate, and the cooling mechanism is driven to cool the substrate. And a controller for laminating a plurality of dielectric layers on the substrate.
An apparatus for manufacturing a dielectric multilayer filter characterized by the above.
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