JP2010077483A - 光学フィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄によって基板表面に付着した異物を、薄膜形成前に除去することにより、良好な膜質を有する光学フィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】水分を含んだ溶液を用いて基板Ｓを洗浄する洗浄工程Ｐ１と、洗浄工程Ｐ１によって洗浄された基板Ｓの表面を酸素ガスのプラズマによりプラズマ処理する前処理工程Ｐ３と、前処理工程Ｐ３によってプラズマ処理された基板Ｓの表面に薄膜を形成する薄膜形成工程（Ｐ４，Ｐ５）と、を行うことで、基板表面に付着した異物を効果的に除去することができる。また、前処理工程Ｐ３では、プラズマを発生させる領域に酸素ガスのみが導入され、且つ、導入される酸素ガス流量は、薄膜形成工程で導入される酸素ガス流量よりも多くすることで、洗浄工程において基板Ｓの表面にＯＨ基結合を介して付着した異物を、薄膜形成工程（Ｐ４，Ｐ５）の前に効果的に取り除き、膜抜け部の発生を防ぐ。
【選択図】図５

Description

本発明は光学フィルターの製造方法に係り、特に、良好な膜質を有する光学フィルターの製造方法に関する。

スパッタ蒸着などによる薄膜形成後に薄膜形成面を観察すると、部分的に薄膜形成層が形成されない、いわゆる膜抜け部が多くの場合に認められる。観察された膜抜け部の光学顕微鏡写真を図６（ａ）に例示する。膜抜け部が生じることによって光学フィルターの光学特性や歩留まりが低下する原因となるため、膜抜け部の発生を防ぐ光学フィルターの製造方法が望まれている。

薄膜形成後の基板表面に認められた膜抜け部をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって詳細に観察すると、図６（ｂ）に示すように、膜抜け部（Ｐｉｎ ｈｏｌｅ）の周囲に粒子状の異物（Ｐａｒｔｉｃｌｅ１，Ｐａｒｔｉｃｌｅ２）が脱落せずに留まっている場合がある。この異物（Ｐａｒｔｉｃｌｅ１，Ｐａｒｔｉｃｌｅ２）及び膜抜け部（Ｐｉｎ ｈｏｌｅ）をＳＥＭ／ＥＤＸ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ／Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）を使用して分析した例を図７に示す。膜抜け部（Ｐｉｎ ｈｏｌｅ）に認められた異物（Ｐａｒｔｉｃｌｅ１，Ｐａｒｔｉｃｌｅ２）には、膜原料物質（Ｎｂ，Ｓｉ）以外にＣａ，Ｎａ，Ｋなどの元素が含まれていることがわかった。表１にＳＥＭ／ＥＤＸにより確認された元素の有無を示す分析結果を示す。

表１に示すように、膜抜け部の異物にＣａ，Ｎａ，Ｋなどの元素が含まれることから、異物は薄膜形成工程の前段階に行われる洗浄工程において基板の成膜面に付着したものと考えられる。すなわち、洗浄工程で用いた洗浄液のミネラル分、或いは洗剤成分が、ガラス基板（以下、基板とする）の薄膜形成面に付着した状態で薄膜形成を行うことで膜抜け部が生じたものと推測される。

膜抜け部と異物についてさらに調査を進めた結果、（ア）ＳＥＭ観察の際の準備や電子線の照射によっても異物は膜抜け部から移動してしまうほど付着力の弱い付着態様である、（イ）洗浄工程と薄膜形成工程の間に真空加熱処理を行った場合には膜抜け部が認められないことから、膜抜け部と異物とは、２００〜３００℃程度で分解される付着態様である、ということがわかった。これらの知見から、膜抜け部が発生する原因となる異物は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を主構成成分としており、異物と基板とはＯＨ基結合によって結合しているとの結論を得た。図８に、異物と基板がＯＨ基結合を介して結合する様子の模式図を示した。

一方、従来から、膜抜け部のない高品質な膜を得るため、薄膜形成前の前処理として、基板に対してイオンビームを照射する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この前処理により、薄膜形成前の基板に付着した一部の残留ゴミ（異物）を除去することができる。また、薄膜形成の前後の処理として、基板表面にプラズマ処理を施す方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０６−１１６７０８号公報 特開２００７−３１４８３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の薄膜製造方法では、指向性を持った数百ｅＶ〜１０００ｅＶもの運動エネルギーを有するイオンビームによるエッチングによって基板表面をクリーニングする技術であるため、基板表面の異物は除去されるものの、高出力なイオンビームが必要なことから、直ちにスパッタ蒸着法などに転用することは容易ではない。
また、特許文献２に記載の薄膜製造方法は、スパッタされた物質の励起状態を持続させるために施す処理であり、薄膜形成工程の前後に行う方法であることから、基板上の異物の除去を目的としていない。そのため、基板表面のクリーニング方法としては、必ずしも安定した効果が期待できず、上述した態様によって生じた膜抜け部の発生を防ぐことができない虞があった。
なお、洗浄工程の後に真空加熱処理を行う場合には、ヒータを備えた蒸着装置などが必要であるためコスト的に不利になるという不都合がある。

本発明の目的は、薄膜形成前に、基板表面に付着した異物を確実に除去することにより、膜質の良好な薄膜を形成することが可能な光学フィルターの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、洗浄工程において基板表面にＯＨ基結合を介して付着した異物を、薄膜形成工程の前に、基板に対して酸素プラズマ処理を行うことで取り除くことができるという新たな知見を得て本発明を完成させた。

すなわち、前記課題は請求項１に係る、基板の表面に薄膜が形成された光学フィルターの製造方法によれば、前記基板を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程によって洗浄された基板の表面を酸素ガスのプラズマによりプラズマ処理する前処理工程と、前記前処理工程によってプラズマ処理された前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を行うことで解決できる。

このように、洗浄工程によって洗浄された基板の表面を酸素ガスのプラズマによりプラズマ処理する前処理工程と、前処理工程によってプラズマ処理された基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を行うことで、洗浄工程において基板表面にＯＨ基結合やＣＯ基結合などの結合基を介して付着した異物を、薄膜形成工程の前に取り除くことで膜抜け部の発生を効果的に防ぐことができる。このため、膜抜け部がなく、良好な膜質を有する薄膜を形成することができる光学フィルターの製造方法を提供できる。

前記課題は、請求項２によれば、基板を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程によって洗浄された基板の表面をプラズマ処理する前処理工程と、前記前処理工程によってプラズマ処理された前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有する光学フィルターの製造方法において、前記薄膜形成工程は、真空容器内に形成された薄膜形成プロセス領域内で、少なくとも１種類の金属からなるターゲットをスパッタして前記基板の表面に前記金属からなる膜原料物質を付着させるスパッタ工程と、前記真空容器内で前記薄膜形成プロセス領域とは離間した位置に形成された反応プロセス領域内に前記基板を搬送する基板搬送工程と、前記反応プロセス領域内に反応性ガスを導入した状態で前記反応性ガスのプラズマを発生させて前記反応性ガスと前記膜原料物質とを反応させ、前記反応性ガスと前記膜原料物質の化合物又は不完全化合物を生成させる反応工程と、からなる一連の工程を複数回行い、前記前処理工程は、酸素ガスのプラズマを発生させた前記反応プロセス領域内で行われることで解決される。

上記構成によれば、薄膜形成工程を行う薄膜形成プロセス領域と、スパッタ工程を行う反応プロセス領域とが離間した位置に分離した状態となっているため、ターゲットと反応性ガスが反応して異常放電が発生せず、従来のように基板の温度を上昇させて反応性を向上させる必要がなく、低い温度で十分に反応を行うことが可能となる。前処理工程を、この反応プロセス領域内で行うことで、処理装置のコスト上昇を抑えることができ、また、処理時間の短縮を図ることができるため、低コストで製造でき且つ、高品質な膜質を有する薄膜を形成することができる光学フィルターの製造方法を提供できる。

具体的には、請求項３のように、前記前処理工程では、前記反応プロセス領域に酸素ガスのみが導入され、且つ、前記前処理工程で前記反応プロセス領域に導入する酸素ガス流量は、前記薄膜形成工程で前記反応プロセス領域に導入される酸素ガス流量よりも多いと好適である。

上記構成により、基板を高密度の酸素ラジカルを含んだプラズマで処理することができるため、洗浄工程で基板の表面にＯＨ基結合若しくはＣＯ基結合を介して付着した異物を、短時間で効果的に除去することができる。これにより、完成した光学フィルターの表面に生じる膜抜け部の発生を抑制することができ、処理コストを抑えつつも良好な膜質を有する薄膜を形成することができる光学フィルターの製造方法を提供できる。

前記課題は、請求項４によれば、基板を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程によって洗浄された基板の表面をプラズマ処理する前処理工程と、前記前処理工程によってプラズマ処理された前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有する光学フィルターの製造方法において、前記薄膜形成工程は、真空容器内に形成された薄膜形成プロセス領域内で、少なくとも１種類の金属からなるターゲットをスパッタして前記基板の表面に前記金属からなる膜原料物質を付着させるスパッタ工程と、前記真空容器内で前記薄膜形成プロセス領域とは離間した位置に形成された反応プロセス領域内に前記基板を搬送する基板搬送工程と、前記反応プロセス領域内に反応性ガスを導入した状態で前記反応性ガスのプラズマを発生させて前記反応性ガスと前記膜原料物質とを反応させ、前記反応性ガスと前記膜原料物質の化合物又は不完全化合物を生成させる反応工程と、からなる一連の工程を複数回行い、前記前処理工程は、前記薄膜形成プロセス領域及び前記反応プロセス領域のいずれとも気密を保って区切られた酸素プラズマ処理領域内に酸素ガスのプラズマを発生させることによって行われることで解決される。

上記構成によれば、前処理工程を、スパッタ工程と反応工程とが行われる薄膜形成室とは気密を保って区切られたロードロック室内で行うことができるため、雰囲気や圧力、温度などの諸条件についても、より前処理工程に適した条件を高精度に設定することができる。よって、異物の除去を一層効率的に行うことができる光学フィルターの製造方法を提供できる。また、前処理工程と反応工程の処理条件が異なっても処理条件の変更操作を行う必要がなくなるため作業性の向上を図った光学フィルターの製造方法を提供できる。

本発明の光学フィルターの製造方法によれば、洗浄工程において基板表面に付着した異物を薄膜形成工程の前に効果的に取り除くことができるため、膜抜け部がほとんどない膜質の良好な薄膜を形成することが可能な光学フィルターの製造方法を提供することができる。
また、膜抜け部が少ないため、歩留まりが高く、結果として低コストで膜質の優れた薄膜を形成することが可能な光学フィルターの製造方法を提供することができる。

以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。

図１〜図４は本発明の光学フィルターの製造方法に使用する薄膜形成装置について説明した図であり、図１は薄膜形成装置を上方から見た説明図、図２は図１の薄膜形成装置を側面から見た説明図、図３は図１の薄膜形成装置の薄膜形成プロセス領域周辺を拡大して示した説明図、図４は図１の薄膜形成装置の反応プロセス領域周辺を拡大して示した説明図である。また、図５は本発明の一実施形態に係る光学フィルターの製造方法の流れを示したフローチャートである。

本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行う薄膜形成装置１を用いて光学フィルターの製造を行っているが、マグネトロン放電を用いない２極スパッタやＥＣＲスパッタリング等の他の公知のスパッタを行う薄膜形成装置を用いることもできる。
なお、本実施形態においては、スパッタ蒸着法によって成膜処理を行った例について説明するが、成膜前の酸素プラズマ処理（前処理工程）の後の成膜方法については、電子ビーム蒸着法や抵抗加熱による蒸着法、又はイオンプレーティングやCVD蒸着法などであってもよい。また、前処理工程についても、酸素プラズマで基板Ｓを処理可能な装置であればよく、本実施形態で述べる薄膜形成装置１に限定されない。

本実施形態の薄膜形成装置１では、基板Ｓを酸素プラズマで処理する前処理工程の後に、目的の膜厚よりも相当程度薄い薄膜を基板Ｓの表面に付着するスパッタ工程と、この薄膜に対して酸化などの処理を行って薄膜の組成を変換する反応工程とにより基板Ｓの表面に中間薄膜を形成し、このスパッタ工程と反応工程を複数回繰り返すことで、中間薄膜を複数層積層して目的の膜厚を有する最終薄膜を基板Ｓの表面に形成している。
具体的には、スパッタ工程と反応工程によって組成変換後における膜厚の平均値が０．０１〜１．５ｎｍ程度の中間薄膜を基板Ｓの表面に形成する工程を、回転ドラムの回転毎に繰り返すことにより、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚を有する最終薄膜を形成している。

以下、光学フィルターの製造方法に使用する薄膜形成装置１について説明する。
図１に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１は、真空容器１１と、回転ドラム１３と、モータ１７（図２参照）と、スパッタ手段２０と、スパッタガス供給手段３０と、プラズマ発生手段６０と、反応性ガス供給手段７０と、を主要な構成要素としている。
なお、図中では、スパッタ手段２０及びプラズマ発生手段６０は破線で、スパッタガス供給手段３０及び反応性ガス供給手段７０は一点鎖線で表示している。
なお、本実施形態では、薄膜としてＧｒｅｅｎ反射作用を有する酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）と酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）とを交互に積層した例について説明するが、反射防止膜などの他の薄膜であってもよく、もちろん、親水性薄膜や半導体薄膜などの薄膜デバイスの形成に応用することもできる。

真空容器１１は、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、ほぼ直方体形状をした中空体である。真空容器１１の内部は、開閉扉としての扉１１Ｃによって薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂに分けられる。真空容器１１の上方には扉１１Ｃを収容する扉収納室（不図示）が接続されており、扉１１Ｃは、真空容器１１の内部と扉収納室の内部との間でスライドすることで開閉する。

真空容器１１には、ロードロック室１１Ｂと真空容器１１の外部とを仕切るための扉１１Ｄが設けられている。扉１１Ｄはスライド又は回動することで開閉する。薄膜形成室１１Ａには排気用の配管１６ａ−１が接続され、この配管１６ａ−１には真空容器１１の内部を排気するための真空ポンプ１５ａが接続されている。真空容器１１の内部において配管１６ａ−１には開口が形成されており、この開口は真空容器１１の内部の薄膜形成プロセス領域２０Ａと反応プロセス領域６０Ａとの間に位置している。これにより、薄膜形成プロセス領域２０Ａで飛散した膜原料物質を真空ポンプ１５ａで吸引することが可能となり、薄膜形成プロセス領域２０Ａから飛散した膜原料物質が反応プロセス領域６０Ａに侵入してプラズマ発生手段６０を汚染したり、薄膜形成プロセス領域２０Ａの外に位置する基板Ｓの表面に付着して汚染したりすることを防止している。
また、ロードロック室１１Ｂには排気用の配管１６ｂが接続され、この配管１６ｂには真空容器１１の内部を排気するための真空ポンプ１５ｂが接続されている。

本実施形態の薄膜形成装置１は、このようなロードロック室１１Ｂを備えているため、薄膜形成室１１Ａ内の真空状態を保持した状態で基板Ｓの搬入出を行うことが可能となる。従って、基板Ｓを搬出する毎に真空容器１１の内部を排気して真空状態にする手間を省くことが可能となり、高い作業効率で薄膜形成処理を行うことができる。
なお、本実施形態の真空容器１１は、ロードロック室１１Ｂを備えるロードロック方式を採用しているが、ロードロック室１１Ｂを設けないシングルチャンバ方式を採用することも可能である。また、複数の真空室を備え、それぞれの真空室で独立に薄膜形成を行うことが可能なマルチチャンバ方式を採用することも可能である。

回転ドラム１３は、表面に薄膜を形成させる基板Ｓを真空容器１１の内部で保持するための筒状の部材であり、基板保持手段としての機能を有する。図２に示すように、回転ドラム１３は、複数の基板保持板１３ａと、フレーム１３ｂと、基板保持板１３ａ及びフレーム１３ｂを締結する締結具１３ｃと、を主要な構成要素としている。
基板保持板１３ａはステンレススチール製の平板状部材で、基板Ｓを保持するための複数の基板保持孔を、基板保持板１３ａの長手方向に沿って板面中央部に一列に備えている。基板Ｓは、基板保持板１３ａの基板保持孔に収納され、脱落しないようにネジ部材等を用いて基板保持板１３ａに固定されている。また、基板保持板１３ａの長手方向の両端部には、後述する締結具１３ｃを挿通可能なネジ穴が板面に設けられている。

フレーム１３ｂはステンレススチールからなり、上下に配設された２つの環状部材で構成されている。フレーム１３ｂのそれぞれの環状部材には、基板保持板１３ａのネジ穴と対応する位置にネジ穴が設けられている。基板保持板１３ａとフレーム１３ｂはボルト及びナットからなる締結具１３ｃを用いて固定される。具体的には、ボルトを基板保持板１３ａ及びフレーム１３ｂのネジ穴に挿通してナットで固定することにより固定される。
なお、本実施形態における回転ドラム１３は、平板状の基板保持板１３ａを複数配置しているため横断面が多角形をした多角柱状をしているが、このような多角柱状のものに限定されず、円筒状や円錐状のものであってもよい。

基板Ｓは、ガラス等の材料で形成された部材である。本実施形態では、基板Ｓとして板状のものを用いているが、基板Ｓの形状としてはこのような板状のものに限定されず、表面に薄膜を形成できる他の形状、例えばレンズ形状、円筒状、円環状といった形状であってもよい。ここで、ガラス材料とは、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成された材料であり、具体的には、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。

また、基板Ｓの材料はガラスに限定されず、プラスチック樹脂などであってもよい。プラスチック樹脂の例としては、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート−ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカーボネート−ポリブチレンテレフタレート共重合体、アクリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンからなる群より選択される樹脂材料、またはこれらの材料とガラス繊維及び／又はカーボン繊維との混合物などが挙げられる。

真空容器１１の内部に設置された回転ドラム１３は、図１に示す薄膜形成室１１Ａとロードロック室１１Ｂとの間を移動できるように構成されている。本実施形態では、真空容器１１の底面にレール（不図示）が設置されており、回転ドラム１３はこのレールに沿って移動する。回転ドラム１３は、円筒の筒方向の回転軸線Ｚ（図２参照）が真空容器１１の上下方向になるように真空容器１１の内部に配設される。基板保持板１３ａをフレーム１３ｂに取り付ける際やフレーム１３ｂから取り外す際には、回転ドラム１３はロードロック室１１Ｂに搬送されて、このロードロック室１１Ｂ内で基板保持板１３ａがフレーム１３ｂに着脱される。一方、薄膜形成中にあっては、回転ドラム１３は薄膜形成室１１Ａに搬送されて、薄膜形成室１１Ａ内で回転可能な状態になっている。

図２に示すように、回転ドラム１３の下面中心部はモータ回転軸１７ａの上面と係合する形状になっている。回転ドラム１３とモータ回転軸１７ａとは、モータ回転軸１７ａの中心軸線と回転ドラム１３の中心軸線とが一致するよう位置決めされ、両者が係合することにより連結されている。回転ドラム１３下面のモータ回転軸１７ａと係合する面は絶縁部材で構成されている。これにより、基板Ｓの異常放電を防止することが可能となる。また、真空容器１１とモータ回転軸１７ａとの間はＯリングで気密が保たれている。

真空容器１１の内部の真空状態を維持した状態で、真空容器１１の下部に設けられたモータ１７を駆動させることによってモータ回転軸１７ａが回転する。この回転に伴って、モータ回転軸１７ａに連結された回転ドラム１３は回転軸線Ｚを中心に回転する。各基板Ｓは回転ドラム１３上に保持されているため、回転ドラム１３が回転することで回転軸線Ｚを公転軸として公転する。

回転ドラム１３の上面にはドラム回転軸１８が設けられており、回転ドラム１３の回転に伴ってドラム回転軸１８も回転するように構成されている。真空容器１１の上壁面には孔部が形成されており、ドラム回転軸１８はこの孔部を貫通して真空容器１１の外部に通じている。孔部の内面には軸受が設けられており、回転ドラム１３の回転をスムーズに行えるようにしている。また、真空容器１１とドラム回転軸１８との間はＯリングで気密が保たれている。

次に、基板Ｓの表面に薄膜を形成する薄膜形成プロセス領域２０Ａ、及び反応プロセス領域６０Ａについて説明する。図１に示すように、真空容器１１の内壁には、回転ドラム１３へ面した位置に仕切壁１２と仕切壁１４が立設されている。本実施形態における仕切壁１２と仕切壁１４は、いずれも真空容器１１と同じステンレススチール製の部材である。仕切壁１２と仕切壁１４は、いずれも上下左右に一つずつ配設された平板部材により構成されており、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３に向けて四方を囲んだ状態となっている。これにより、薄膜形成プロセス領域２０Ａ及び反応プロセス領域６０Ａが真空容器１１の内部でそれぞれ区画される。

真空容器１１の側壁は、外方に突出した横断面凸状をしており、突出した壁面にはスパッタ手段２０が設けられている。薄膜形成プロセス領域２０Ａは、真空容器１１の内壁面と、仕切壁１２と、回転ドラム１３の外周面と、スパッタ手段２０により囲繞された領域に形成されている。薄膜形成プロセス領域２０Ａでは、基板Ｓの表面に膜原料物質を付着させるスパッタ処理が行われる。

また、薄膜形成プロセス領域２０Ａから回転ドラム１３の回転軸を中心として９０°離間した真空容器１１の側壁もまた、外方に突出した横断面凸状をしており、突出した壁面にはプラズマ発生手段６０が設けられている。反応プロセス領域６０Ａは、真空容器１１の内壁面と、仕切壁１４と、回転ドラム１３の外周面と、プラズマ発生手段６０により囲繞された領域に形成されている。反応プロセス領域６０Ａでは、薄膜形成前の基板Ｓの表面にプラズマ処理を行う前処理工程、及び、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質を反応性ガスのプラズマと反応させる反応工程が行われる。
なお、本実施形態においては、前処理工程は、反応プロセス領域６０Ａにおいて行われているが、ロードロック室１１Ｂに酸素プラズマ処理装置を設けて酸素プラズマ処理領域を形成して、前処理工程をロードロック室１１Ｂ内の酸素プラズマ処理領域で行ってもよい。

反応工程では、モータ１７によって回転ドラム１３が回転すると、回転ドラム１３の外周面に保持された基板Ｓが公転して、薄膜形成プロセス領域２０Ａに面する位置と反応プロセス領域６０Ａに面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、薄膜形成プロセス領域２０Ａでのスパッタ処理と、反応プロセス領域６０Ａでの反応処理とが順次繰り返し行われて、基板Ｓの表面に薄膜が形成される。

（薄膜形成プロセス領域２０Ａ）
以下に、薄膜形成プロセス領域２０Ａについて説明する。
図３に示すように、薄膜形成プロセス領域２０Ａにはスパッタ手段２０が設置されている。
スパッタ手段２０は、一対のターゲット２２ａ，２２ｂと、ターゲット２２ａ，２２ｂを保持する一対のマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに電力を供給する交流電源２４と、交流電源２４からの電力量を調整する電力制御手段としてのトランス２３により構成される。
真空容器１１の壁面は外方に突出しており、この突出部の内壁にマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂが側壁を貫通した状態で配設されている。このマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、接地電位にある真空容器１１に不図示の絶縁部材を介して固定されている。

本実施形態のターゲット２２ａ，２２ｂは、膜原料物質を平板状に形成したものであり、後述するように回転ドラム１３の側面に対向するようにマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂにそれぞれ保持される。本実施形態では、ターゲット２２ａ，２２ｂとしてニオブ（Ｎｂ），ケイ素（Ｓｉ）を用いているが、他の材料、例えばチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などであってもよい。本発明は、成膜前に基板Ｓに付着した異物を除去するものであるため成膜する材料は特に限定されない。

マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、複数の磁石が所定の方向に配置された構造を有している。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂは、トランス２３を介して交流電源２４に接続され、両電極に１ｋ〜１００ｋＨｚの交流電圧が印加できるように構成されている。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには、ターゲット２２ａ，２２ｂがそれぞれ保持されている。ターゲット２２ａ，２２ｂの形状は平板状であり、図２に示されるように、ターゲット２２ａ，２２ｂの長手方向が回転ドラム１３の回転軸線Ｚと平行になるように設置されている。

図３に示すように、薄膜形成プロセス領域２０Ａの周辺にはアルゴン等のスパッタガスを供給するスパッタガス供給手段３０が設けられている。スパッタガス供給手段３０は、スパッタガス貯蔵手段としてのスパッタガスボンベ３２と、スパッタガス供給路としての配管３５ａ及び配管３５ｃと、スパッタガスの流量を調整するスパッタガス流量調整手段としてのマスフローコントローラ３１と、を主要な構成要素として具備している。
スパッタガスとしては、例えばアルゴンやヘリウム等の不活性ガスが挙げられる。本実施形態ではアルゴンガスを使用している。

スパッタガスボンベ３２、マスフローコントローラ３１はいずれも真空容器１１の外部に設けられている。マスフローコントローラ３１は、スパッタガスを貯蔵する単一のスパッタガスボンベ３２に配管３５ｃを介して接続されている。

マスフローコントローラ３１は配管３５ａに接続されており、配管３５ａの一端は真空容器１１の側壁を貫通して薄膜形成プロセス領域２０Ａ内のターゲット２２ａ，２２ｂの近傍に延びている。図２に示すように、配管３５ａの先端部はターゲット２２ａ，２２ｂの下部中心付近に配設され、その先端にはターゲット２２ａ，２２ｂの前面中心方向に向けて導入口３５ｂが開口している。

マスフローコントローラ３１はガスの流量を調節する装置であり、スパッタガスボンベ３２からのガスが流入する流入口と、スパッタガスを配管３５ａへ流出させる流出口と、ガスの質量流量を検出するセンサと、ガスの流量を調整するコントロールバルブと、流入口より流入したガスの質量流量を検出するセンサと、センサにより検出された流量に基づいてコントロールバルブの制御を行う電子回路と、を主要な構成要素として備えている（いずれも不図示）。電子回路には外部から所望の流量を設定することが可能となっている。

スパッタガスボンベ３２からのスパッタガスは、マスフローコントローラ３１により流量を調節されて配管３５ａ内に導入される。配管３５ａに流入したスパッタガスは、導入口３５ｂより薄膜形成プロセス領域２０Ａに配置されたターゲット２２ａ，２２ｂの前面に導入される。

薄膜形成プロセス領域２０Ａにスパッタガス供給手段３０からスパッタガスが供給されて、ターゲット２２ａ，２２ｂの周辺が不活性ガス雰囲気になった状態で、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに交流電源２４から交流電圧が印加されると、ターゲット２２ａ，２２ｂ周辺のスパッタガスの一部は電子を放出してイオン化する。マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに配置された磁石によりターゲット２２ａ，２２ｂの表面に漏洩磁界が形成されるため、この電子はターゲット２２ａ，２２ｂの表面近傍に発生した磁界中を、トロイダル曲線を描きながら周回する。この電子の軌道に沿って強いプラズマが発生し、このプラズマに向けてスパッタガスのイオンが加速され、ターゲット２２ａ，２２ｂに衝突することでターゲット２２ａ，２２ｂの表面の原子や粒子（ターゲット２２ａ，２２ｂがニオブの場合はニオブ原子やニオブ粒子、ケイ素の場合はケイ素原子やケイ素粒子）が叩き出される。このニオブ原子（又はケイ素原子）やニオブ粒子（又はケイ素粒子）は薄膜の原料である膜原料物質であり、基板Ｓの表面に付着して薄膜が形成される。

（反応プロセス領域６０Ａ）
続いて、反応プロセス領域６０Ａについて説明する。上述したように反応プロセス領域６０Ａでは、洗浄処理で基板Ｓの表面に付着した異物をプラズマ処理によって薄膜形成前に除去する前処理工程と、薄膜形成プロセス領域２０Ａで基板Ｓの表面に付着した膜原料物質を反応処理して、膜原料物質の化合物又は不完全化合物からなる薄膜の形成を行う。

図４に示すように、反応プロセス領域６０Ａに対応する真空容器１１の壁面には、プラズマ発生手段６０を設置するための開口１１ａが形成されている。また、反応プロセス領域６０Ａには配管７５ａが接続されている。配管７５ａの一端にはマスフローコントローラ７２が接続されており、このマスフローコントローラ７２は更に酸素ガスボンベ７１に接続されている。このため、反応プロセス領域６０Ａ内に酸素ガスボンベ７１から酸素ガスを供給することができる。なお、反応プロセス領域６０Ａ内には、酸素ガスの他にも必要に応じてアルゴンガスなどを供給することが可能に構成されている。

反応プロセス領域６０Ａに面する側の仕切壁１４の壁面には、熱分解窒化硼素（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）からなる保護層が被覆されている。さらに、真空容器１１の内壁面の反応プロセス領域６０Ａに面する部分にも熱分解窒化硼素からなる保護層が被覆されている。熱分解窒化硼素は、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用した熱分解法によって仕切壁１４や真空容器１１の内壁面へ被覆される。このような保護層は、必要に応じて設けるようにすることが好ましい。

プラズマ発生手段６０は、反応プロセス領域６０Ａに面して設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段６０は、ケース体６１と、誘電体板６２と、アンテナ６３と、マッチングボックス６４と、高周波電源６５と、を有して構成されている。

ケース体６１は、真空容器１１の壁面に形成された開口１１ａを塞ぐ形状を備え、ボルト（不図示）で真空容器１１の開口１１ａを塞ぐように固定されている。ケース体６１が真空容器１１の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段６０は真空容器１１の壁面に取り付けられている。本実施形態において、ケース体６１はステンレスで形成されている。

誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板６２は石英で形成されているが、誘電体板６２の材質としてはこのような石英だけではなく、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。誘電体板６２は、図示しない固定枠でケース体６１に固定されている。誘電体板６２がケース体６１に固定されることで、ケース体６１と誘電体板６２によって囲繞された領域にアンテナ収容室６１Ａが形成される。

ケース体６１に固定された誘電体板６２は、開口１１ａを介して真空容器１１の内部（反応プロセス領域６０Ａ）に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室６１Ａは、真空容器１１の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の内部とは、誘電体板６２で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の外部は、ケース体６１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室６１Ａの中にアンテナ６３が設置されている。なお、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の内部、アンテナ収容室６１Ａと真空容器１１の外部との間はそれぞれＯリングで気密が保たれている。

本実施形態では、配管１６ａ−１から配管１６ａ−２が分岐している。この配管１６ａ−２はアンテナ収容室６１Ａに接続されており、アンテナ収容室６１Ａの内部を排気して真空状態にする際の排気管としての役割を備えている。

配管１６ａ−１には、真空ポンプ１５ａから真空容器１１の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１６ａ−２には、真空ポンプ１５ａからアンテナ収容室６１Ａの内部に連通する位置にバルブＶ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室６１Ａの内部と真空容器１１の内部との間での気体の移動は阻止される。真空容器１１の内部の圧力や、アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力は、真空計（不図示）で測定される。

本実施形態では、薄膜形成装置１に制御装置（不図示）を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５ａによる排気を制御して、真空容器１１の内部やアンテナ収容室６１Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空容器１１の内部とアンテナ収容室６１Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。

アンテナ６３は、高周波電源６５から電力の供給を受けて真空容器１１の内部（反応プロセス領域６０Ａ）に誘導電界を発生させ、反応プロセス領域６０Ａにプラズマを発生させる手段である。本実施形態のアンテナ６３は、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。すなわち、アンテナ６３の本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ６３の表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。これにより、高周波に対するアンテナ６３のインピーダンスを低減して、アンテナ６３に電流を効率よく流すことによりプラズマを発生させる効率を高めている。
本実施形態の薄膜形成装置１では、高周波電源６５からアンテナ６３に周波数１〜２７ＭＨｚの交流電圧を印加して、反応プロセス領域６０Ａに反応性ガスのプラズマを発生させるように構成されている。

アンテナ６３は、マッチング回路を収容するマッチングボックス６４を介して高周波電源６５に接続されている。マッチングボックス６４内には、図示しない可変コンデンサが設けられている。
アンテナ６３は、導線部を介してマッチングボックス６４に接続されている。導線部はアンテナ６３と同様の素材からなる。ケース体６１には、導線部を挿通するための挿通孔が形成されており、アンテナ収容室６１Ａ内側のアンテナ６３と、アンテナ収容室６１Ａ外側のマッチングボックス６４とは、挿通孔に挿通される導線部を介して接続される。導線部と挿通孔との間にはシール部材が設けられ、アンテナ収容室６１Ａの内外で気密が保たれる。

アンテナ６３と回転ドラム１３との間には、イオン消滅手段としてのグリッド６６が設けられている。グリッド６６は、アンテナ６３で発生したイオンの一部や電子の一部を消滅させるためのものである。グリッド６６は、導電体からなる中空部材であり、アースされている。中空部材からなるグリッド６６の内部に冷却媒（例えば冷却水）を流すために、グリッド６６の端部には冷却媒を供給するホース（不図示）が接続されている。

また、反応プロセス領域６０Ａの内部及びその周辺には反応性ガス供給手段７０が設けられている。本実施形態では、反応性ガス供給手段７０は、反応性ガスとしての酸素ガスを貯蔵する酸素ガスボンベ７１と、酸素ガスボンベ７１より供給される酸素ガスの流量を調整するマスフローコントローラ７２と、反応性ガスを反応プロセス領域６０Ａに導入する配管７５ａを主要な構成要素として具備している。また、酸素ガスとアルゴンガスを混合して導入する場合には、アルゴンガスの供給手段を設けると共に、必要に応じて酸素ガス及びアルゴンガスの導入量を調整することができるように構成される。
なお、酸素ガスボンベ７１及びマスフローコントローラ７２は、薄膜形成プロセス領域２０Ａのスパッタガスボンベ３２及びマスフローコントローラ３１と同様の装置を採用することが可能である。
また、反応性ガスとしては、酸素ガスに限定されず、窒素ガス、フッ素ガス、オゾンガスなどであってもよい。

酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスが反応プロセス領域６０Ａに導入された状態で、アンテナ６３に高周波電源６５から電力が供給されると、反応プロセス領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマが発生し、膜原料物質などが反応処理されて酸化物又は不完全酸化物となる。
具体的には、前処理工程においては、基板Ｓと異物との結合基を酸化して分解する。また、反応工程においては、反応性ガス供給手段７０から導入された酸素ガスのプラズマを発生させると、プラズマ中に生じた酸素ラジカルにより、膜原料物質であるニオブ（Ｎｂ）及びケイ素（Ｓｉ）が酸化されてニオブ及びケイ素の完全酸化物である酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）又は不完全酸化物（Ｎｂ_ｘＯ_ｙ，ＳｉＯ_ｘ（ここで、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜５））が生成する。
ここで、酸素ラジカルとは、Ｏ_２ ^＋（酸素分子イオン）、Ｏ（原子状酸素）、Ｏ^＊（内郭電子が励起状態の酸素ラジカル）などの酸素分子よりも活性なものをいう。

本実施形態の薄膜形成装置１は、このようにスパッタによる膜原料物質の供給を行う薄膜形成プロセス領域２０Ａと、膜原料物質と反応性ガスの反応を行う反応プロセス領域６０Ａが真空容器１１内の離間した位置に分離した状態で形成されている点を特徴としている。
従来の一般的な反応性スパッタリング装置では、スパッタを行う薄膜形成プロセス領域２０Ａ内で反応性ガスと膜原料物質との反応が行われているため、ターゲット２２ａ，２２ｂと反応性ガスが接触して反応することで、ターゲット２２ａ，２２ｂに異常放電が発生する不都合があった。このため、反応性ガスの供給量を少なくしたり、プラズマの発生密度を小さくしたりすることで、ターゲット２２ａ，２２ｂと反応性ガスの反応を抑制して異常放電の発生を防ぐ必要があった。この場合、基板Ｓに付着した膜原料物質と反応性ガスの反応が十分とはなりにくく、このため反応性を向上させるために基板Ｓの温度を高くする必要があった。

一方、本実施形態の薄膜形成装置１は、薄膜形成プロセス領域２０Ａと反応プロセス領域６０Ａが離間した位置に分離した状態となっているため、ターゲット２２ａ，２２ｂと反応性ガスが反応して異常放電が発生することがない。このため、従来のように基板Ｓの温度を上昇させて反応性を向上させる必要が無く、低い温度で十分に反応を行うことが可能となる。これにより、耐熱性の低いガラス材料やプラスチック材料からなる基板Ｓなどに対しても、十分に反応を行うことが可能となり、膜質のよい薄膜を形成することができる。

本実施形態の薄膜形成装置１は、基板Ｓの温度を制御するための温度制御手段を備えていないが、温度制御手段を備えていなくても上述した理由により基板Ｓの温度を上昇させる必要がないため、１００℃以下の低温で薄膜形成を行うことが可能となっている。
なお、基板Ｓの温度を制御する温度制御手段を設けて基板Ｓの温度を所定の温度とすることができるのはいうまでもない。この場合、基板Ｓの耐熱性温度より低い温度となるように温度制御手段を制御することが好ましい。具体的には、温度を上昇させる加熱手段と、温度を下降させる冷却手段の両方を設けると共に、基板Ｓの配置される位置に温度センサを設けて、この温度センサで検知した温度に基づいて温度制御手段をフィードバック制御すると好ましい。

次に、図５に基づいて、基板Ｓの表面に酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５），酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を材料とする薄膜を形成する光学フィルターの製造方法について説明する。
本実施形態に係る光学フィルターの製造工程は、洗浄工程Ｐ１と、真空化工程Ｐ２と、前処理工程Ｐ３と、スパッタ工程Ｐ４と反応工程Ｐ５とからなる薄膜形成工程と、から構成されている。また、前処理工程Ｐ３，スパッタ工程Ｐ４，反応工程Ｐ５の間にはそれぞれの処理が施される領域に基板を搬送する基板搬送工程Ｐ７が行われる。さらに、必要に応じて、成膜後の光学フィルターの膜抜けなどの欠陥をチェックする検査工程Ｐ６が行われる。

（洗浄工程Ｐ１）
洗浄工程Ｐ１は、洗浄槽と市水槽と純水槽と温風槽とが直列に配列された洗浄ラインにて、基板Ｓを順次処理することで行われる。
洗浄槽は、弱アルカリ性洗剤溶液を含むＰＨ８程度の液槽であり、基板Ｓを、この洗浄槽に浸した状態で超音波洗浄を行う。洗浄槽にて洗浄が終了した基板は、市水槽と純水槽とに順次浸されて洗浄槽にて付着した洗浄液を洗浄する。市水槽と純水槽においても超音波洗浄が行われる。また、市水槽と純水槽はそれぞれ１〜３槽から構成されることで高い洗浄効果を得ることができる。本実施形態においては、市水槽が２槽、純水槽が３槽からそれぞれ構成されている。純水槽での洗浄後に基板Ｓが温風槽に送られて乾燥される。温風槽では、ＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）を通した温風によって基板Ｓを乾燥させている。洗浄ラインの各槽での処理時間はそれぞれ２〜５分程度である。
なお、膜抜け部を生じる原因となる異物の多くは、この洗浄工程で用いた洗浄液のミネラル分、或いは洗剤成分が、基板Ｓの薄膜形成面にＯＨ基結合を介して付着すると考えられる。

（真空化工程Ｐ２）
次に、真空容器１１の外で回転ドラム１３に基板Ｓをセットし、真空容器１１のロードロック室１１Ｂ内に収容する。そして、図示しないレールに沿って回転ドラム１３を薄膜形成室１１Ａに移動させる。扉１１Ｃ及び扉１１Ｄを閉じた状態で真空容器１１内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空容器１１内を１０^−１〜１０^−５Ｐａ程度の高真空状態にする。

（基板搬送工程Ｐ７）
次に、回転ドラム１３を回転して基板Ｓをロードロック室１１Ｂから反応プロセス領域６０Ａに搬送する。また、後述するスパッタ工程Ｐ４が行われる反応プロセス領域６０Ａと、反応工程Ｐ５が行われる薄膜形成プロセス領域２０Ａとの間でも、逐次、基板Ｓが搬送される。
なお、基板Ｓをロードロック室１１Ｂから反応プロセス領域６０Ａに搬送する前に、反応プロセス領域６０Ａの内部に反応性ガス供給手段７０から酸素ガス、及び必要に応じてアルゴンガスを導入した状態で、高周波電源６５からアンテナ６３に交流電圧を印加して、反応プロセス領域６０Ａの内部に酸素ガスのプラズマを発生させて、前処理工程Ｐ３を行う準備をしておく。

（前処理工程Ｐ３）
反応プロセス領域６０Ａの内部では、酸素ガスのプラズマが発生しているため、反応プロセス領域６０Ａに搬送された基板Ｓはプラズマ処理される。前処理工程Ｐ３の時間は、反応ガスの流量に応じて１〜３０分程度の範囲内で適切な時間とする。酸素ガスの流量についても同様に、７０〜５００ｓｃｃｍ程度、高周波電源６５から供給される電力も、１．０〜５．０ｋＷの範囲内で適宜決定する。酸素ガスのプラズマを安定して発生させるため、反応プロセス領域６０Ａに導入される酸素ガスの圧力（薄膜形成圧力）は、０．３〜０．６Ｐａ程度が好ましい。酸素ガス流量はマスフローコントローラ７２で、高周波電源６５から供給される電力はマッチングボックス６４で、それぞれ調整することができる。

前処理工程Ｐ３では、反応プロセス領域６０Ａから薄膜形成プロセス領域２０Ａに流入する酸素ガスによってターゲット２２ａ，２２ｂの表面が酸化されるのを防ぐため、薄膜形成プロセス領域２０Ａ内にアルゴンガスを導入している。アルゴンガスの流量は、通常２００〜１０００ｓｃｃｍ程度である。この前処理工程Ｐ３では、マグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂには交流電源２４から電力を供給していないため、ターゲット２２ａ，２２ｂはスパッタされない。
洗浄工程Ｐ１において基板表面に付着した異物を基板表面に結合しているＯＨ基結合は、この前処理工程Ｐ３により、酸素ガスのプラズマ（ラジカル）と反応して切断されるため、異物が基板表面から取り除かれる。また、ＯＨ基結合の他にも、例えば、ＣＯ基結合も異物を基板表面に付着させる結合基であるが、酸素プラズマ処理により、このＣＯ基結合のＣを酸素ラジカルと反応させて結合基を分解することができる。すなわち、ＯＨ基結合の場合と同様に、前処理工程Ｐ３は、ＣＯ基結合を介して付着している異物の除去にも効果がある。

（スパッタ工程Ｐ４）
前処理工程Ｐ３の終了後、薄膜形成プロセス領域２０Ａ内にスパッタガス供給手段３０からアルゴンガスを導入した状態で、交流電源２４からマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂに電力を供給して、ターゲット２２ａ，２２ｂをスパッタする。アルゴンガスの流量は、２００〜１０００ｓｃｃｍ程度の範囲内で適切な流量を設定する。この状態で、回転ドラム１３を回転して前処理工程Ｐ３の終了した基板Ｓを薄膜形成プロセス領域２０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に膜原料物質であるニオブ（Ｎｂ）若しくはケイ素（Ｓｉ）を堆積させる。

なお、回転ドラム１３とターゲット２２ａ，２２ｂとの間に移動式又は回転式の遮蔽板を設けて、スパッタ工程Ｐ４の開始及び停止を行ってもよい。この場合、スパッタ工程Ｐ４の開始前は、遮蔽板の位置を、ターゲット２２ａ，２２ｂから移動する膜原料物質が基板Ｓに到着しない遮断位置に配置し、スパッタ工程Ｐ４の開始時に、ターゲット２２ａ，２２ｂから移動する膜原料物質が基板Ｓに到着する非遮断位置に移動させる。

（反応工程Ｐ５）
次に、回転ドラム１３を回転して基板Ｓを反応プロセス領域６０Ａに搬送する。反応プロセス領域６０Ａの内部では、酸素ガスのプラズマが発生しているため、スパッタ工程Ｐ４によって基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のニオブ（Ｎｂ）若しくはケイ素（Ｓｉ）は、この酸素ガスと反応して酸化される。本実施形態では、前処理工程Ｐ３におけるプラズマ処理時に導入される酸素ガス流量は、反応工程Ｐ５におけるプラズマ処理時に導入される酸素ガス流量よりも多く設定されている。
このようにすることで、前処理工程Ｐ３と反応工程Ｐ５でそれぞれ適したプラズマを発生させることができる。具体的には、前処理工程Ｐ３で導入される酸素ガス流量を多くすることで異物と基板Ｓとの結合を短時間で効率的に切断することができる。

また、前処理工程Ｐ３を行う場所と反応工程Ｐ５を行う場所を、真空容器１１内の別の領域とせず、反応プロセス領域６０Ａと両者で共通の領域としている。このため、真空容器１１の内部に前処理工程Ｐ３と反応工程Ｐ５を行う場所を２箇所設ける必要がない。従って、薄膜形成装置１の装置構成を簡略化することが可能となり、薄膜形成に要するコストを低減することが可能となる。

なお、ロードロック室１１Ｂに酸素プラズマ処理装置を取り付けた酸素プラズマ処理領域を設けて、前処理工程Ｐ３をロードロック室１１Ｂ内の酸素プラズマ処理領域で行う構成としてもよい。この場合、前処理工程Ｐ３と反応工程Ｐ５の処理条件が異なっても煩雑な処理条件の変更作業を行う必要がなくなるため作業性が向上する。また、前処理工程Ｐ３を、薄膜形成室１１Ａとは気密を保った状態で区切られたロードロック室１１Ｂ内で行うことができるため、雰囲気や圧力、温度などの諸条件についても、より前処理工程Ｐ３に適した条件とすることができるため、異物の除去を一層効率的に行うことができる。

回転ドラム１３を連続して回転して、スパッタ工程Ｐ４と反応工程Ｐ５を順次繰り返すことで中間薄膜を複数積層し、所望の厚さの最終薄膜を形成する。この工程は、本発明の薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）に該当する。
なお、薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）としては、上述のようなマグネトロンスパッタリング法に限定されず、他の薄膜形成方法であってもよい。

（検査工程Ｐ６）
以上の薄膜形成工程までの工程が終了すると、回転ドラム１３の回転を停止し、真空容器１１の内部の真空状態を解除して、回転ドラム１３を真空容器１１から取り出す。基板保持板１３ａをフレーム１３ｂから取り外して基板Ｓを回収する。以上の工程により、本実施形態の光学フィルターの製造が完了する。
検査工程Ｐ６では、この作製された光学フィルターの表面を、拡大鏡や目視、或いは、自動検査機により、膜抜け部などの成膜面の異常を検査する。本実施形態においては、用いた基板Ｓのサイズ（５０×５０×１ｔ：単位はｍｍ）を一定としたため、膜抜け部に関する検査結果は、基板Ｓ毎に検出された膜抜け部の数として記録した。

本発明の光学フィルターの製造方法によれば、洗浄工程において基板表面にＯＨ基結合を介して付着した異物を薄膜形成工程の前に取り除き、膜抜け部の発生を防ぐことができるため、均一性の高い高品質な光学フィルターの製造に好適に用いられる。
また、酸素プラズマ処理は、ＯＨ基結合によらずに基板に付着している異物の除去に対しても効果がある。すなわち、活性な酸素ラジカルが基板Ｓと異物とを結合している反応を分解するためである。例えば、ＣＯ基に基づく結合の場合であっても、プラズマ中の酸素ラジカルによってＣＯ基のＣが酸化されるため、異物を基板Ｓに付着する結合基を分解して異物を除去できる。
このように、本発明の光学フィルターの製造方法によれば、欠陥としての膜抜け部の発生を防ぐことができるために、歩留まりが高く、結果として低コストで光学フィルターを製造することができる。

次に、本発明の光学フィルターの製造方法により実際に光学フィルターを作製した実施例について説明する。
（実施例１〜６）
図１に示す薄膜形成装置１を用いて、基板Ｓの表面に酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）との積層膜からなる薄膜を形成した。基板Ｓとして、ガラス性基板であるＤ２６３ガラス（Ｓｃｈｏｔｔ社製）を、５０×５０×１ｔ（単位ｍｍ）のサイズに調製したものを用いた。前処理工程Ｐ３、薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）のそれぞれの工程におけるガス流量などの各種条件は以下に示すように、それぞれ数通りの条件で行った。

薄膜の膜種：６層／６００ｎｍ
＜前処理工程Ｐ３＞
前処理工程Ｐ３の時間：１５，３０分間（２条件）
高周波電源６５からアンテナ６３に供給される電力量：３．０ｋＷ（１条件）
薄膜形成プロセス領域２０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＴＧ−Ａｒ）：５００ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入される酸素ガスの流量（ＲＳ−Ｏ_２）：０，２００，４００ｓｃｃｍ（３条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＲＳ−Ａｒ）：０，２００，５００ｓｃｃｍ（３条件）
＜薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）＞
薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）の時間：計３０分間（１条件）
高周波電源６５からアンテナ６３に供給される電力量：３．０ｋＷ（１条件）
薄膜形成プロセス領域２０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＴＧ−Ａｒ）：
１５０ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入される酸素ガスの流量（ＲＳ−Ｏ_２）：
８０ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＲＳ−Ａｒ）：
０ｓｃｃｍ（１条件）

上記の実施条件で、薄膜形成プロセス領域２０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＴＧ−Ａｒ）、反応プロセス領域６０Ａに導入される酸素ガスの流量（ＲＳ−Ｏ_２）、反応プロセス領域６０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＲＳ−Ａｒ）、前処理工程Ｐ３の時間（前処理時間）について表２にまとめる。なお、表２には、検査工程Ｐ６で確認された膜抜け部の数を併せて記す。なお、膜抜け部の数は、４枚の基板Ｓの成膜が１回の処理で可能であることから、同一バッチで処理された４枚の基板Ｓで確認された膜抜け部の数を平均した値である。

（比較例１）
比較例１では、前処理工程Ｐ３の条件と反応工程での条件を同一の処理条件とした。表２に併せて記す。なお、基板Ｓや膜抜け部の数の計数方法は、上述の実施例と同様である。
薄膜の膜種：６層／６００ｎｍ
＜前処理工程Ｐ３＞
前処理工程Ｐ３の時間：１分間（１条件）
高周波電源６５からアンテナ６３に供給される電力量：３．０ｋＷ（１条件）
薄膜形成プロセス領域２０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＴＧ−Ａｒ）：１５０ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入される酸素ガスの流量（ＲＳ−Ｏ_２）：８０ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＲＳ−Ａｒ）：０ｓｃｃｍ（１条件）
＜薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）＞
薄膜形成工程（Ｐ４、Ｐ５）の時間：計３０分間（１条件）
高周波電源６５からアンテナ６３に供給される電力量：３．０ｋＷ（１条件）
薄膜形成プロセス領域２０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＴＧ−Ａｒ）：
１５０ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入される酸素ガスの流量（ＲＳ−Ｏ_２）：
８０ｓｃｃｍ（１条件）
反応プロセス領域６０Ａに導入されるアルゴンガスの流量（ＲＳ−Ａｒ）：
０ｓｃｃｍ（１条件）

表２から、他の条件と比較して、実施例１，５，６は膜抜け部の数が少ないことがわかる。前処理工程Ｐ３において、反応プロセス領域６０Ａ内で基板Ｓに対してプラズマ処理が行われるが、このプラズマ中の酸素ラジカルにより、基板Ｓに付着した異物が除去されたためであると推測される。
特に、実施例１と実施例６は、確認された膜抜け部の数が１〜２箇所にまで減少しており、比較例と比べて１／１２〜１／６にまで抑えられている。このことから、実施例１と実施例６での前処理工程Ｐ３の条件は、異物の除去に効果的であると言える。

実施例１，５，６は、いずれも、反応プロセス領域６０Ａに酸素ガスのみが導入されていることから、前処理工程Ｐ３におけるプラズマ中の酸素ラジカルの密度が高いことが、異物の除去に対して飛躍的な効果をもたらした要因であると推測される。
また、異物の除去に顕著な効果が認められた実施例１と実施例６では、実施例５での前処理工程Ｐ３の処理条件と比較して、異物が酸素ガスのラジカルに曝される頻度が高い条件となっている。
さらに、反応プロセス領域６０Ａの酸素ガスの導入量（酸素ガス分圧）が多い実施例６は、実施例１に比べて短時間で同等の効果が得られている。これらのことから、反応プロセス領域６０Ａの酸素ガスの導入量（酸素ガス分圧）を増やすことで、前処理工程Ｐ３に要する処理時間を短縮することができると推測される。

すなわち、前処理工程Ｐ３において基板Ｓを酸素ガスのプラズマに曝すことで、洗浄工程Ｐ１で基板Ｓの表面に付着した異物を効果的に除去することができる。これにより、完成した光学フィルターの表面に生じる膜抜け部の発生を抑制することができ、優れた膜質を有する高品質な光学フィルター得ることができる。
また、反応プロセス領域６０Ａの酸素ガスの導入量（酸素ガス分圧）を変化させることで、前処理工程Ｐ３に要する処理時間を調整することができる。これにより、狙いの処理時間で前処理工程Ｐ３が可能となるため、効率よく光学フィルターの製造を行うことができる。

薄膜形成装置を上方から見た説明図である。 図１の薄膜形成装置を側面から見た説明図である。 図１の薄膜形成装置の薄膜形成プロセス領域周辺を拡大して示した説明図である。 図１の薄膜形成装置の反応プロセス領域周辺を拡大して示した説明図である。 本発明の第一の実施形態に係る光学フィルターの製造方法の流れを示したフローチャートである。 膜抜け部の光学顕微鏡写真及びＳＥＭ写真である。 膜抜け部と異物のＳＥＭ／ＥＤＸによる分析結果である。 異物と基板とがＯＨ基結合を介して結合する様子の模式図である。

符号の説明

１ 薄膜形成装置
１１ 真空容器
１１ａ 開口
１１Ａ 薄膜形成室
１１Ｂ ロードロック室
１１Ｃ 扉
１１Ｄ 扉
１２ 仕切壁
１３ 回転ドラム
１３ａ 基板保持板
１３ｂ フレーム
１３ｃ 締結具
１４ 仕切壁
１５ａ 真空ポンプ
１５ｂ 真空ポンプ
１６ａ−１ 配管
１６ａ−２ 配管
１６ｂ 配管
１７ モータ
１７ａ モータ回転軸
１８ ドラム回転軸
２０ スパッタ手段
２０Ａ 薄膜形成プロセス領域
２１ａ マグネトロンスパッタ電極
２１ｂ マグネトロンスパッタ電極
２２ａ ターゲット
２２ｂ ターゲット
２３ トランス
２４ 交流電源
３０ スパッタガス供給手段
３１ マスフローコントローラ
３２ スパッタガスボンベ
３５ａ 配管
３５ｂ 導入口
３５ｃ 配管
６０ プラズマ発生手段
６０Ａ 反応プロセス領域
６１ ケース体
６１Ａ アンテナ収容室
６２ 誘電体板
６３ アンテナ
６４ マッチングボックス
６５ 高周波電源
６６ グリッド
７０ 反応性ガス供給手段
７１ 酸素ガスボンベ
７２ マスフローコントローラ
７５ａ 配管
Ｓ 基板（基体）
Ｖ１ バルブ
Ｖ２ バルブ
Ｖ３ バルブ
Ｚ 回転軸線
Ｐ１ 洗浄工程
Ｐ２ 真空化工程
Ｐ３ 前処理工程
Ｐ４ スパッタ工程
Ｐ５ 反応工程
Ｐ６ 検査工程
Ｐ７ 基板搬送工程

Claims (4)

1. 基板の表面に薄膜が形成された光学フィルターの製造方法であって、
   前記基板を洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程によって洗浄された基板の表面を酸素ガスのプラズマによりプラズマ処理する前処理工程と、
   前記前処理工程によってプラズマ処理された前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有することを特徴とする光学フィルターの製造方法。
2. 基板を洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程によって洗浄された基板の表面をプラズマ処理する前処理工程と、
   前記前処理工程によってプラズマ処理された前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有する光学フィルターの製造方法において、
   前記薄膜形成工程は、
   真空容器内に形成された薄膜形成プロセス領域内で、少なくとも１種類の金属からなるターゲットをスパッタして前記基板の表面に前記金属からなる膜原料物質を付着させるスパッタ工程と、
   前記真空容器内で前記薄膜形成プロセス領域とは離間した位置に形成された反応プロセス領域内に前記基板を搬送する基板搬送工程と、
   前記反応プロセス領域内に反応性ガスを導入した状態で前記反応性ガスのプラズマを発生させて前記反応性ガスと前記膜原料物質とを反応させ、前記反応性ガスと前記膜原料物質の化合物又は不完全化合物を生成させる反応工程と、からなる一連の工程を複数回行い、
   前記前処理工程は、酸素ガスのプラズマを発生させた前記反応プロセス領域内で行われることを特徴とする光学フィルターの製造方法。
3. 前記前処理工程では、前記反応プロセス領域に酸素ガスのみが導入され、且つ、
   前記前処理工程で前記反応プロセス領域に導入する酸素ガス流量は、前記薄膜形成工程で前記反応プロセス領域に導入される酸素ガス流量よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の光学フィルターの製造方法。
4. 基板を洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程によって洗浄された基板の表面をプラズマ処理する前処理工程と、
   前記前処理工程によってプラズマ処理された前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成工程と、を有する光学フィルターの製造方法において、
   前記薄膜形成工程は、
   真空容器内に形成された薄膜形成プロセス領域内で、少なくとも１種類の金属からなるターゲットをスパッタして前記基板の表面に前記金属からなる膜原料物質を付着させるスパッタ工程と、
   前記真空容器内で前記薄膜形成プロセス領域とは離間した位置に形成された反応プロセス領域内に前記基板を搬送する基板搬送工程と、
   前記反応プロセス領域内に反応性ガスを導入した状態で前記反応性ガスのプラズマを発生させて前記反応性ガスと前記膜原料物質とを反応させ、前記反応性ガスと前記膜原料物質の化合物又は不完全化合物を生成させる反応工程と、からなる一連の工程を複数回行い、
   前記前処理工程は、前記薄膜形成プロセス領域及び前記反応プロセス領域のいずれとも気密を保って区切られた酸素プラズマ処理領域内に酸素ガスのプラズマを発生させることによって行われることを特徴とする光学フィルターの製造方法。

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