JPH11342354A - 光学素子を形成するよう基板を精密コ―ティングするための大量生産システムおよびオプティカルコ―ティングシステムを動作させる方法 - Google Patents
光学素子を形成するよう基板を精密コ―ティングするための大量生産システムおよびオプティカルコ―ティングシステムを動作させる方法Info
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- JPH11342354A JPH11342354A JP11110773A JP11077399A JPH11342354A JP H11342354 A JPH11342354 A JP H11342354A JP 11110773 A JP11110773 A JP 11110773A JP 11077399 A JP11077399 A JP 11077399A JP H11342354 A JPH11342354 A JP H11342354A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
- C23C14/545—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の高精度オプティカルコーティングのた
めのシステムおよびそのシステムを動作させる方法を提
供する。 【解決手段】 このシステムは、真空チャンバ４０と、
真空チャンバ内のプラズマ源４１と、真空チャンバ内に
てオプティカルコーティング材料の蒸気を発生させる複
数のｅビーム蒸着ユニット４２と、基板上にオプティカ
ルコーティング材料を堆積する際に１つの基板を各々が
保持し回転させる複数のステーション４６、４６Ｃとを
有する。各ステーションは対応の基板上におけるオプテ
ィカルコーティング材料の堆積をインシトゥでモニタす
る光モニタユニット４７、４７Ｃを有する。上記システ
ムによって、狭帯域光フィルタ等の高精度光学素子の大
量生産率を達成し得る。
めのシステムおよびそのシステムを動作させる方法を提
供する。 【解決手段】 このシステムは、真空チャンバ４０と、
真空チャンバ内のプラズマ源４１と、真空チャンバ内に
てオプティカルコーティング材料の蒸気を発生させる複
数のｅビーム蒸着ユニット４２と、基板上にオプティカ
ルコーティング材料を堆積する際に１つの基板を各々が
保持し回転させる複数のステーション４６、４６Ｃとを
有する。各ステーションは対応の基板上におけるオプテ
ィカルコーティング材料の堆積をインシトゥでモニタす
る光モニタユニット４７、４７Ｃを有する。上記システ
ムによって、狭帯域光フィルタ等の高精度光学素子の大
量生産率を達成し得る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明はオプティカルコーティング装
置に関するものであり、より特定的には、オプティカル
コーティングを光学基板上において非常に精密かつ制御
された厚みで堆積させるためのシステムに関するもので
ある。
置に関するものであり、より特定的には、オプティカル
コーティングを光学基板上において非常に精密かつ制御
された厚みで堆積させるためのシステムに関するもので
ある。
【０００２】数多くの光学素子は、典型的には、薄膜オ
プティカルコーティングで被覆されることにより、それ
ら素子を通過する光の透過率または反射率を増大させ
て、それら素子の動作を向上させる。大抵の眼鏡のレン
ズでさえも、可視度をより良くするために、オプティカ
ルコーティングを有する。光の性質から、それらコーテ
ィングの厚みは精密かつ一様でなければならない。
プティカルコーティングで被覆されることにより、それ
ら素子を通過する光の透過率または反射率を増大させ
て、それら素子の動作を向上させる。大抵の眼鏡のレン
ズでさえも、可視度をより良くするために、オプティカ
ルコーティングを有する。光の性質から、それらコーテ
ィングの厚みは精密かつ一様でなければならない。
【０００３】オプティカルコーティングシステムは、そ
のコーティングプロセスの要件に依って、スパッタリン
グ（たとえばｒｆ）、蒸着（たとえば、抵抗加熱、ｅビ
ーム、ｒｆ誘導加熱）といった、さまざまな技術に依存
する。大量生産が要求される場合、そのコーティングシ
ステムは多数の基板に好適な技術で動作し得る。精密さ
が要求される場合には、当該システムは、そのコーティ
ングプロセスが慎重に制御され信頼性をもって繰返され
得る技術で動作する。予想されるように、これまでは、
大量生産能力を伴うオプティカルコーティングシステム
は高精度ではあり得ず、またその逆も適わなかった。
のコーティングプロセスの要件に依って、スパッタリン
グ（たとえばｒｆ）、蒸着（たとえば、抵抗加熱、ｅビ
ーム、ｒｆ誘導加熱）といった、さまざまな技術に依存
する。大量生産が要求される場合、そのコーティングシ
ステムは多数の基板に好適な技術で動作し得る。精密さ
が要求される場合には、当該システムは、そのコーティ
ングプロセスが慎重に制御され信頼性をもって繰返され
得る技術で動作する。予想されるように、これまでは、
大量生産能力を伴うオプティカルコーティングシステム
は高精度ではあり得ず、またその逆も適わなかった。
【０００４】極めて精密でありかつ制御されたオプティ
カルコーティングを必要とする光学素子は、ＷＤＭ（波
長分割多重化）ネットワークまたはより新規な稠密ＷＤ
Ｍ（稠密波長分割多重化）ネットワークに好適な、多重
コーティングされた狭帯域フィルタである。このような
光ファイバネットワークでは、光信号の波長はその信号
を供給源から１つ以上の目的地の方向へ向ける。ＷＤＭ
ネットワーク規格によれば、通信チャネルは僅か０．８
ｎｍの波長分離（または１００ＧＨｚの周波数分離）を
有する。したがって、波長フィルタは極めて識別力がな
ければならない。基板上の多重コーティングによって形
成される狭帯域フィルタの場合、その製造要件は極めて
厳しい。そのようなフィルタは通常８５〜１２５の層か
らのコーティングを有し、各層ごとに厚み分布において
最小のばらつきを伴う。予想されるように、これら素子
の費用は非常に高く、現在のところ１つのフィルタ素子
につき１００Ｕ．Ｓ．ドルを優に超える。そのようなフ
ィルタを構成要素として各々が有するＷＤＭカプラデバ
イスを数千個とまではいかないまでも数百個有する光フ
ァイバネットワークの場合、これらカプラデバイスの費
用だけでも非常に高くなる。したがって、狭帯域フィル
タ、うねりフィルタ、ダイクロイックフィルタなどのよ
うな、精密コーティングされた光学素子を製造する費用
を低くすることが望ましい。
カルコーティングを必要とする光学素子は、ＷＤＭ（波
長分割多重化）ネットワークまたはより新規な稠密ＷＤ
Ｍ（稠密波長分割多重化）ネットワークに好適な、多重
コーティングされた狭帯域フィルタである。このような
光ファイバネットワークでは、光信号の波長はその信号
を供給源から１つ以上の目的地の方向へ向ける。ＷＤＭ
ネットワーク規格によれば、通信チャネルは僅か０．８
ｎｍの波長分離（または１００ＧＨｚの周波数分離）を
有する。したがって、波長フィルタは極めて識別力がな
ければならない。基板上の多重コーティングによって形
成される狭帯域フィルタの場合、その製造要件は極めて
厳しい。そのようなフィルタは通常８５〜１２５の層か
らのコーティングを有し、各層ごとに厚み分布において
最小のばらつきを伴う。予想されるように、これら素子
の費用は非常に高く、現在のところ１つのフィルタ素子
につき１００Ｕ．Ｓ．ドルを優に超える。そのようなフ
ィルタを構成要素として各々が有するＷＤＭカプラデバ
イスを数千個とまではいかないまでも数百個有する光フ
ァイバネットワークの場合、これらカプラデバイスの費
用だけでも非常に高くなる。したがって、狭帯域フィル
タ、うねりフィルタ、ダイクロイックフィルタなどのよ
うな、精密コーティングされた光学素子を製造する費用
を低くすることが望ましい。
【０００５】この目的のため、この発明は、これまでに
見られたよりもはるかに大量での生産が可能な、精度が
向上したオプティカルコーティングシステムおよびその
動作の方法に向けられる。さらに、この発明は、結果的
に得られた光学素子による改善された光学的性能のため
の、オプティカルコーティングの堆積における制御およ
び精度を向上させる。
見られたよりもはるかに大量での生産が可能な、精度が
向上したオプティカルコーティングシステムおよびその
動作の方法に向けられる。さらに、この発明は、結果的
に得られた光学素子による改善された光学的性能のため
の、オプティカルコーティングの堆積における制御およ
び精度を向上させる。
【０００６】
【発明の概要】この発明は、精度よく基板をオプティカ
ルコーティングするためのシステムを可能にする。この
システムは、真空チャンバと、その真空チャンバにおい
てオプティカルコーティング材料の蒸気を発生させる少
なくとも１つのオプティカルコーティング材料源と、１
つの基板上に蒸気からなるオプティカルコーティング材
料を堆積させる間その基板を各々が保持しかつ回転させ
る複数のステーションとを有する。各ステーションは、
対応の基板上におけるオプティカルコーティング材料の
堆積をモニタする光モニタユニットを有する。この光モ
ニタユニットは、基板表面の或る小さな部分に向けてそ
の基板表面に対し０入射角で向けられる光源と、その向
けられる光のレシーバとを含む。堆積プロセスをインシ
トゥでモニタするために、オプティカルコーティング材
料が対応の基板上に堆積される間レシーバが光を受ける
よう、基板は光源とレシーバとの間に配置される。
ルコーティングするためのシステムを可能にする。この
システムは、真空チャンバと、その真空チャンバにおい
てオプティカルコーティング材料の蒸気を発生させる少
なくとも１つのオプティカルコーティング材料源と、１
つの基板上に蒸気からなるオプティカルコーティング材
料を堆積させる間その基板を各々が保持しかつ回転させ
る複数のステーションとを有する。各ステーションは、
対応の基板上におけるオプティカルコーティング材料の
堆積をモニタする光モニタユニットを有する。この光モ
ニタユニットは、基板表面の或る小さな部分に向けてそ
の基板表面に対し０入射角で向けられる光源と、その向
けられる光のレシーバとを含む。堆積プロセスをインシ
トゥでモニタするために、オプティカルコーティング材
料が対応の基板上に堆積される間レシーバが光を受ける
よう、基板は光源とレシーバとの間に配置される。
【０００７】さらに、この発明は、真空チャンバと、オ
プティカルコーティング材料のターゲットを有する少な
くとも１つの供給源と、複数の基板保持ステーション
と、各ステーションに対応する複数の光モニタユニット
とを有するオプティカルコーティングシステムを動作さ
せる方法を可能にする。この方法は、基板を各ステーシ
ョンに置くステップと；各ステーションによって、対応
の基板を回転させるステップと；その回転する基板上に
堆積するよう供給源によってオプティカルコーティング
材料のターゲットから蒸気を発生させるステップと；各
基板上におけるコーティング材料の堆積をモニタするス
テップと；コーティング材料が基板上において所定の厚
みに達すると、各基板上におけるコーティング材料の堆
積を個別に終了させるステップと；すべての基板上にお
けるコーティング材料がそれらの所定の厚みにいつ達し
たかを判断するステップと；別のオプティカルコーティ
ング材料で、上述の供給源ステップ、堆積モニタステッ
プ、個別終了ステップ、およびコーティング材料厚み判
断ステップを繰返すステップとを有する。
プティカルコーティング材料のターゲットを有する少な
くとも１つの供給源と、複数の基板保持ステーション
と、各ステーションに対応する複数の光モニタユニット
とを有するオプティカルコーティングシステムを動作さ
せる方法を可能にする。この方法は、基板を各ステーシ
ョンに置くステップと；各ステーションによって、対応
の基板を回転させるステップと；その回転する基板上に
堆積するよう供給源によってオプティカルコーティング
材料のターゲットから蒸気を発生させるステップと；各
基板上におけるコーティング材料の堆積をモニタするス
テップと；コーティング材料が基板上において所定の厚
みに達すると、各基板上におけるコーティング材料の堆
積を個別に終了させるステップと；すべての基板上にお
けるコーティング材料がそれらの所定の厚みにいつ達し
たかを判断するステップと；別のオプティカルコーティ
ング材料で、上述の供給源ステップ、堆積モニタステッ
プ、個別終了ステップ、およびコーティング材料厚み判
断ステップを繰返すステップとを有する。
【０００８】
【特定的な実施例の詳細な説明】図１は、最近の高性能
オプティカルコーティングシステムの１つのタイプであ
る、プラズマにより補助されるｅビーム蒸着オプティカ
ルコーティングシステムの構成を示す。このシステム
は、ベース１３を伴って形成される真空チャンバ１０を
有し、ベース１３の上には、プラズマ供給源１１がベー
ス１３の中央付近に、かつ複数のｅビーム蒸着ユニット
１２がベース１３の周縁に沿って載置される。ライン１
８はチャンバ１０の中央軸を示す。各ｅビーム蒸着ユニ
ット１２は、るつぼ２２内に、Ｔａ2 Ｏ5 およびＳｉＯ
2 などの固体オプティカルコーティング材料のターゲッ
ト２１を有する。動作中、各ユニット１２は、オプティ
カル材料を「沸騰させ」切って蒸気にするよう、磁性が
ターゲット２１に偏向される電子ビーム２４を発生させ
る。この材料は最終的にはそれ自身を真空チャンバ１０
の側部１４および頂部１５に堆積させる。供給源１１か
らのプラズマは、蒸気からなるコーティング材料を基板
上により硬く、つまりより高いパッキング密度で堆積さ
せるために、そのコーティング材料蒸気にエネルギーを
与える。図１において影をつけられた領域は、ｅビーム
蒸着ユニット１２からのオプティカル材料およびプラズ
マ供給源１１からのプラズマの概ねの分布を示す。
オプティカルコーティングシステムの１つのタイプであ
る、プラズマにより補助されるｅビーム蒸着オプティカ
ルコーティングシステムの構成を示す。このシステム
は、ベース１３を伴って形成される真空チャンバ１０を
有し、ベース１３の上には、プラズマ供給源１１がベー
ス１３の中央付近に、かつ複数のｅビーム蒸着ユニット
１２がベース１３の周縁に沿って載置される。ライン１
８はチャンバ１０の中央軸を示す。各ｅビーム蒸着ユニ
ット１２は、るつぼ２２内に、Ｔａ2 Ｏ5 およびＳｉＯ
2 などの固体オプティカルコーティング材料のターゲッ
ト２１を有する。動作中、各ユニット１２は、オプティ
カル材料を「沸騰させ」切って蒸気にするよう、磁性が
ターゲット２１に偏向される電子ビーム２４を発生させ
る。この材料は最終的にはそれ自身を真空チャンバ１０
の側部１４および頂部１５に堆積させる。供給源１１か
らのプラズマは、蒸気からなるコーティング材料を基板
上により硬く、つまりより高いパッキング密度で堆積さ
せるために、そのコーティング材料蒸気にエネルギーを
与える。図１において影をつけられた領域は、ｅビーム
蒸着ユニット１２からのオプティカル材料およびプラズ
マ供給源１１からのプラズマの概ねの分布を示す。
【０００９】基板保持ステーション１６はチャンバ１０
の頂部１５に取付けられる。このステーション１６は、
コーティングされるべき単一の基板２０を保持する。ス
テーション１６内の駆動ユニット１９は、下向きに露出
した基板２０にわたってオプティカル材料がより均一に
分布するよう、基板２０を保持するチャックを回転させ
る。回転なしでは、下に向いた基板２０の表面上のオプ
ティカルコーティングの厚みにおけるばらつきが基板２
０の全面にわたって生ずるかもしれない。回転がある場
合には、そのような変動は回転軸について径方向に対称
となり低減される。
の頂部１５に取付けられる。このステーション１６は、
コーティングされるべき単一の基板２０を保持する。ス
テーション１６内の駆動ユニット１９は、下向きに露出
した基板２０にわたってオプティカル材料がより均一に
分布するよう、基板２０を保持するチャックを回転させ
る。回転なしでは、下に向いた基板２０の表面上のオプ
ティカルコーティングの厚みにおけるばらつきが基板２
０の全面にわたって生ずるかもしれない。回転がある場
合には、そのような変動は回転軸について径方向に対称
となり低減される。
【００１０】光モニタユニット１７（図２においてより
詳細に示される）は、コーティングがいつ所望の厚みに
達したかを判断する。このモニタユニット１７は、基板
２０およびその基板上のオプティカルコーティングを介
する単一波長での光の透過強度に基づいて、コーティン
グの厚みをインシトゥで非常に高い精度にまで判断す
る。基板２０上における堆積された薄膜からなる層の間
の複数の界面からの干渉が、単色光の透過および反射に
影響する。
詳細に示される）は、コーティングがいつ所望の厚みに
達したかを判断する。このモニタユニット１７は、基板
２０およびその基板上のオプティカルコーティングを介
する単一波長での光の透過強度に基づいて、コーティン
グの厚みをインシトゥで非常に高い精度にまで判断す
る。基板２０上における堆積された薄膜からなる層の間
の複数の界面からの干渉が、単色光の透過および反射に
影響する。
【００１１】ユニット１７の下部１７Ａは、その光を透
過させるものであり、チャンバ１０のベース１３に取付
けられる。この下部１７Ａは、光源に接続される光ファ
イバ３１の端部を有する（後の図面にて示される）。こ
のファイバ３１の端部は、光を、合焦レンズ３３を介し
て基板２０およびチャンバ１０の頂部１５方向に向ける
よう配置される。この光は、基板２０を通過した後、チ
ャンバ頂部１５に取付けられる光モニタユニットの上部
１７Ｂによって受光される。この上部１７Ｂは、基板２
０からの光を光ファイバ３２の端部方向に再合焦させる
レンズ３４を有する。光ファイバ３２は受光した光をフ
ォトダイオード（図示せず）に伝達して、電気信号を発
生させる。これらの電気信号は、いつ堆積されたコーテ
ィングが所望の厚みに達したか、およびいつそのコーテ
ィングプロセスを終了させ得るかを示す。
過させるものであり、チャンバ１０のベース１３に取付
けられる。この下部１７Ａは、光源に接続される光ファ
イバ３１の端部を有する（後の図面にて示される）。こ
のファイバ３１の端部は、光を、合焦レンズ３３を介し
て基板２０およびチャンバ１０の頂部１５方向に向ける
よう配置される。この光は、基板２０を通過した後、チ
ャンバ頂部１５に取付けられる光モニタユニットの上部
１７Ｂによって受光される。この上部１７Ｂは、基板２
０からの光を光ファイバ３２の端部方向に再合焦させる
レンズ３４を有する。光ファイバ３２は受光した光をフ
ォトダイオード（図示せず）に伝達して、電気信号を発
生させる。これらの電気信号は、いつ堆積されたコーテ
ィングが所望の厚みに達したか、およびいつそのコーテ
ィングプロセスを終了させ得るかを示す。
【００１２】図１および図２に関連して記載されるシス
テムは、オプティカルコーティングの厚みを極めて正確
に制御することがわかっているが、その製造には時間が
かかり、一度に僅か１つの基板しかコーティングされな
い。１００を超えるコーティングを伴う狭帯域フィルタ
の場合、１つの基板の製造には２０時間以上かかり得
る。
テムは、オプティカルコーティングの厚みを極めて正確
に制御することがわかっているが、その製造には時間が
かかり、一度に僅か１つの基板しかコーティングされな
い。１００を超えるコーティングを伴う狭帯域フィルタ
の場合、１つの基板の製造には２０時間以上かかり得
る。
【００１３】この発明は、大量生産オプティカルコーテ
ィングシステムと、高精度でありかつ制御されたオプテ
ィカルコーティングの厚みを伴うシステムとに対する、
見たところ相反するような要求に対応するものである。
この発明に従う真空チャンバ４０が図３に示される。こ
のチャンバ４０は、図１に示されるチャンバ１０と同様
である。ベース４３は、ベース４３の中央近くにプラズ
マ供給源４１と、ベース４３の円形状周縁に沿って置か
れる複数のｅビーム蒸着ユニット４２とを有する。単一
の基板保持ステーションではなく、複数のスレーブ基板
保持ステーション４６がチャンバ４０の頂部４５のまわ
りに固定され、さらに、１つのマスタステーション４６
Ｃがその頂部４５の中央に配される。スレーブステーシ
ョン４６に保持される基板２０が中央のマスタステーシ
ョン４６Ｃにある基板よりも早くコーティング材料を受
けるよう、それらスレーブステーション４６はｅビーム
蒸着ユニット４２に対して配される。
ィングシステムと、高精度でありかつ制御されたオプテ
ィカルコーティングの厚みを伴うシステムとに対する、
見たところ相反するような要求に対応するものである。
この発明に従う真空チャンバ４０が図３に示される。こ
のチャンバ４０は、図１に示されるチャンバ１０と同様
である。ベース４３は、ベース４３の中央近くにプラズ
マ供給源４１と、ベース４３の円形状周縁に沿って置か
れる複数のｅビーム蒸着ユニット４２とを有する。単一
の基板保持ステーションではなく、複数のスレーブ基板
保持ステーション４６がチャンバ４０の頂部４５のまわ
りに固定され、さらに、１つのマスタステーション４６
Ｃがその頂部４５の中央に配される。スレーブステーシ
ョン４６に保持される基板２０が中央のマスタステーシ
ョン４６Ｃにある基板よりも早くコーティング材料を受
けるよう、それらスレーブステーション４６はｅビーム
蒸着ユニット４２に対して配される。
【００１４】各スレーブステーション４６は、マスタス
テーション４６Ｃとは異なり、シャッタ６６を有する。
このシャッタ６６は、閉じられると、ステーション４６
によって保持される基板２０にコーティング材料が到達
するのを遮断する。各ステーション４６にあるアクチュ
エータ６７は、対応のシャッタ６６を移動させるよう動
力を与える。このシャッタ６６は、コーティング材料の
堆積厚みに対する、ステーションごとの制御を可能にす
る。
テーション４６Ｃとは異なり、シャッタ６６を有する。
このシャッタ６６は、閉じられると、ステーション４６
によって保持される基板２０にコーティング材料が到達
するのを遮断する。各ステーション４６にあるアクチュ
エータ６７は、対応のシャッタ６６を移動させるよう動
力を与える。このシャッタ６６は、コーティング材料の
堆積厚みに対する、ステーションごとの制御を可能にす
る。
【００１５】各スレーブ基板保持ステーション４６に対
応してスレーブ光モニタユニット４７が設けられ、これ
によってその対応の基板２０上におけるコーティング材
料の厚みをインシトゥでモニタする。マスタ基板保持ス
テーション４６Ｃはマスタ光モニタユニット４７Ｃを有
する。各モニタユニット４７（マスタモニタユニット４
７Ｃを含む）は２つの部分４７Ａおよび４７Ｂを有す
る。各下部４７Ａは、チャンバ４０のベース４３に取付
けられて、その対応の保持ステーション４６、４６Ｃの
基板２０に光を向ける。この光は、基板２０を通過し
て、光モニタユニットの上部４７Ｂによって受光され
て、後に記載される制御ユニットに接続される光ファイ
バ９２に入る。
応してスレーブ光モニタユニット４７が設けられ、これ
によってその対応の基板２０上におけるコーティング材
料の厚みをインシトゥでモニタする。マスタ基板保持ス
テーション４６Ｃはマスタ光モニタユニット４７Ｃを有
する。各モニタユニット４７（マスタモニタユニット４
７Ｃを含む）は２つの部分４７Ａおよび４７Ｂを有す
る。各下部４７Ａは、チャンバ４０のベース４３に取付
けられて、その対応の保持ステーション４６、４６Ｃの
基板２０に光を向ける。この光は、基板２０を通過し
て、光モニタユニットの上部４７Ｂによって受光され
て、後に記載される制御ユニットに接続される光ファイ
バ９２に入る。
【００１６】図４（ａ）は、基板保持ステーション４６
（および４６Ｃ）のより詳細な例示的断面図である。基
板２０を保持するチャック５０が中空シャフト５１の一
方端に取付けられる。軸受サブアセンブリ５７によっ
て、このシャフト５１は基板保持ステーション４６、４
６Ｃの定置部に対して回転する。シャフト５１の他方端
は、小さな駆動ギア５３によって駆動される大きなギア
５２にて終端する。駆動ギア５３は駆動シャフト５４に
よってモータ５６に接続される。このモータ５６はチャ
ンバ４０の頂部壁６０の外にあり、フィードスルー５５
は駆動シャフト５４のための真空防止アクセスを与え
る。保持ステーションの中心軸は、モニタユニット４７
のために光を通過させるよう設計される。チャック５０
の中央部は、シャフト５１と同様、開いている。頂部壁
６０はこの軸上において整列する開口部を有し、チャン
バ４０内の真空はこの開口部上の透明シール６１によっ
て守られる。下側モニタユニット４７Ａからの光は、基
板２０とシャフト５１とシール６１とを通過して、レン
ズ６２の合焦機能により光ファイバ９２に入る。
（および４６Ｃ）のより詳細な例示的断面図である。基
板２０を保持するチャック５０が中空シャフト５１の一
方端に取付けられる。軸受サブアセンブリ５７によっ
て、このシャフト５１は基板保持ステーション４６、４
６Ｃの定置部に対して回転する。シャフト５１の他方端
は、小さな駆動ギア５３によって駆動される大きなギア
５２にて終端する。駆動ギア５３は駆動シャフト５４に
よってモータ５６に接続される。このモータ５６はチャ
ンバ４０の頂部壁６０の外にあり、フィードスルー５５
は駆動シャフト５４のための真空防止アクセスを与え
る。保持ステーションの中心軸は、モニタユニット４７
のために光を通過させるよう設計される。チャック５０
の中央部は、シャフト５１と同様、開いている。頂部壁
６０はこの軸上において整列する開口部を有し、チャン
バ４０内の真空はこの開口部上の透明シール６１によっ
て守られる。下側モニタユニット４７Ａからの光は、基
板２０とシャフト５１とシール６１とを通過して、レン
ズ６２の合焦機能により光ファイバ９２に入る。
【００１７】対応の基板保持ステーション４６、４６Ｃ
に対する光モニタユニット４７の構成は、この発明によ
る、狭帯域フィルタなどの光学素子の厳しい製造要件に
対応してなされた数多くの改善の１つである。
に対する光モニタユニット４７の構成は、この発明によ
る、狭帯域フィルタなどの光学素子の厳しい製造要件に
対応してなされた数多くの改善の１つである。
【００１８】第１に、レーザダイオード、ＬＥＤ、エル
ビウムをドーピングされたファイバ増幅器といった他の
種類の供給源が光源として用いられてもよい一方で、従
来のハロゲンランプが、そのパワーの安定性、偏光特
性、および短いコヒーレント長のゆえに用いられる。モ
ノクロメータは、コーティングの厚みを高精度で判断す
るために必要な波長帯域幅を狭くする。上述の光源で
は、基板２０を介しての透過測定の正確度を下げること
なく、０．２ｎｍの波長帯域幅を達成し得る。
ビウムをドーピングされたファイバ増幅器といった他の
種類の供給源が光源として用いられてもよい一方で、従
来のハロゲンランプが、そのパワーの安定性、偏光特
性、および短いコヒーレント長のゆえに用いられる。モ
ノクロメータは、コーティングの厚みを高精度で判断す
るために必要な波長帯域幅を狭くする。上述の光源で
は、基板２０を介しての透過測定の正確度を下げること
なく、０．２ｎｍの波長帯域幅を達成し得る。
【００１９】第２に、光モニタユニット４７の有効波長
帯域幅は、基板２０上においてモニタ用光スポット内に
おけるオプティカルコーティングの非一様な厚みに悪影
響を受ける。矢印３５は、たとえば、図２における基板
上においてモニタを行なうスポットを規定する。オプテ
ィカルコーティングの厚みの非一様性が基板にわたって
１ミリメータごとに０．１ｎｍの帯域幅をもたらす場
合、２ｍｍの直径を有するモニタ用光スポットは、０．
２ｎｍの厚みの非一様性による有効な帯域幅をもたら
す。したがって、基板２０上の小さなモニタ用光スポッ
トは、非一様な厚みにより引き起こされる帯域幅を低減
するよう用いられる。
帯域幅は、基板２０上においてモニタ用光スポット内に
おけるオプティカルコーティングの非一様な厚みに悪影
響を受ける。矢印３５は、たとえば、図２における基板
上においてモニタを行なうスポットを規定する。オプテ
ィカルコーティングの厚みの非一様性が基板にわたって
１ミリメータごとに０．１ｎｍの帯域幅をもたらす場
合、２ｍｍの直径を有するモニタ用光スポットは、０．
２ｎｍの厚みの非一様性による有効な帯域幅をもたら
す。したがって、基板２０上の小さなモニタ用光スポッ
トは、非一様な厚みにより引き起こされる帯域幅を低減
するよう用いられる。
【００２０】第３に、下側モニタユニット４７Ａからの
光は基板２０上においてモニタ用の小さなスポットを得
るよう合焦されるため、基板２０の表面に入射する光は
通常１°〜２°の小さな範囲のスパンを有する（図２に
おいて弧３６で示される）。たとえば図２の構成におけ
るように、平均入射角がゼロでない場合には、光が基板
２０に接近するさまざまな角度のため、相対的に大きな
有効帯域幅が作り出される。たとえば、１°の入射角ス
パンを伴う５°の平均入射角は、０．５ｎｍより大きい
有効帯域幅を有する。この線幅は、平均入射角がゼロで
ない場合、つまり、その光がモニタユニット４７におけ
るように基板２０に平均して垂直である場合には、０．
２ｎｍ未満にまで低減する。
光は基板２０上においてモニタ用の小さなスポットを得
るよう合焦されるため、基板２０の表面に入射する光は
通常１°〜２°の小さな範囲のスパンを有する（図２に
おいて弧３６で示される）。たとえば図２の構成におけ
るように、平均入射角がゼロでない場合には、光が基板
２０に接近するさまざまな角度のため、相対的に大きな
有効帯域幅が作り出される。たとえば、１°の入射角ス
パンを伴う５°の平均入射角は、０．５ｎｍより大きい
有効帯域幅を有する。この線幅は、平均入射角がゼロで
ない場合、つまり、その光がモニタユニット４７におけ
るように基板２０に平均して垂直である場合には、０．
２ｎｍ未満にまで低減する。
【００２１】したがって、各モニタユニット４７（およ
び４７Ｃ）は、効果的な光源、最小サイズのモニタスポ
ット、および基板２０に垂直な平均入射角で動作する。
び４７Ｃ）は、効果的な光源、最小サイズのモニタスポ
ット、および基板２０に垂直な平均入射角で動作する。
【００２２】この発明の他の特徴は、基板２０が、各保
持ステーションにおいて、これまでのオプティカルコー
ティングシステムに見られるよりも遙に速い速度で回転
する、という点である。６００〜１２００ｒｐｍ（分単
位の回転数）というより速い回転速度によって、基板２
０にわたるコーティングの厚み分布が改善される。回転
によって基板２０上における厚み分布が径方向に平均化
され、１回の回転が完了することにより完全な平均化が
行なわれる。基板２０上における各層のコーティングが
回転の完了で終了する場合、厚み分布に対する回転速度
の影響は回避される。しかしながら、実際にはそのよう
なことはなく、コーティングは回転の完了では終了しな
い。この影響は、より速い回転速度によって低減され
る。
持ステーションにおいて、これまでのオプティカルコー
ティングシステムに見られるよりも遙に速い速度で回転
する、という点である。６００〜１２００ｒｐｍ（分単
位の回転数）というより速い回転速度によって、基板２
０にわたるコーティングの厚み分布が改善される。回転
によって基板２０上における厚み分布が径方向に平均化
され、１回の回転が完了することにより完全な平均化が
行なわれる。基板２０上における各層のコーティングが
回転の完了で終了する場合、厚み分布に対する回転速度
の影響は回避される。しかしながら、実際にはそのよう
なことはなく、コーティングは回転の完了では終了しな
い。この影響は、より速い回転速度によって低減され
る。
【００２３】より速い回転速度が有する別の恩恵は、モ
ニタを行なう光信号レベルの安定性における改善であ
る。さまざまな度合いにおいて、光信号には、回転する
基板２０の振動およびぐらつきにより生ずる変動が常に
ある。高速回転は、信号レベルを平均化し、光信号の安
定化を助ける。
ニタを行なう光信号レベルの安定性における改善であ
る。さまざまな度合いにおいて、光信号には、回転する
基板２０の振動およびぐらつきにより生ずる変動が常に
ある。高速回転は、信号レベルを平均化し、光信号の安
定化を助ける。
【００２４】より速い回転速度を達成することは、単に
駆動ユニット（たとえば図３の駆動ユニット１９）の回
転を増大させるという問題ではない。コーティングプロ
セスの感度のため、高速回転での基板２０の安定性は非
常に重要である。スレーブ基板保持ステーション４６お
よびマスタ基板保持ステーション４６Ｃに対する特別な
軸受構成ならびに冷却によって、オプティカルコーティ
ングプロセスにとって必要な安定性を伴った高速での回
転が可能になる。図４（ａ）においては、軸受サブアセ
ンブリ５７が、１対の玉軸受を示すよう上部と下部とに
分離された状態で概念的に示される。
駆動ユニット（たとえば図３の駆動ユニット１９）の回
転を増大させるという問題ではない。コーティングプロ
セスの感度のため、高速回転での基板２０の安定性は非
常に重要である。スレーブ基板保持ステーション４６お
よびマスタ基板保持ステーション４６Ｃに対する特別な
軸受構成ならびに冷却によって、オプティカルコーティ
ングプロセスにとって必要な安定性を伴った高速での回
転が可能になる。図４（ａ）においては、軸受サブアセ
ンブリ５７が、１対の玉軸受を示すよう上部と下部とに
分離された状態で概念的に示される。
【００２５】軸受アセンブリ５７の詳細な構成を図４
（ｂ）に示す。駆動シャフト５１はハウジング５９内に
おいて１対のアンギュラコンタクト玉軸受６４および６
６によって支持される。玉軸受６４、６６は、それぞ
れ、定置ハウジング５９に対して固定される外側レース
６８、６９と、回転するシャフト５１に対して固定され
る内側レース２８、２９とに係合する。外レース６８は
点線６５で示されるように上方向に角度をつけられ、外
側レース６９は点線６７で示されるように下方向に角度
をつけられる。アンギュラコンタクト玉軸受６４、６６
は、軸方向荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重
の組合せに対応し得るよう、このような背面合わせ構成
にて用いられる。さらに、この背面合わせ構成は、より
よいシャフトこわさを有する。
（ｂ）に示す。駆動シャフト５１はハウジング５９内に
おいて１対のアンギュラコンタクト玉軸受６４および６
６によって支持される。玉軸受６４、６６は、それぞ
れ、定置ハウジング５９に対して固定される外側レース
６８、６９と、回転するシャフト５１に対して固定され
る内側レース２８、２９とに係合する。外レース６８は
点線６５で示されるように上方向に角度をつけられ、外
側レース６９は点線６７で示されるように下方向に角度
をつけられる。アンギュラコンタクト玉軸受６４、６６
は、軸方向荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重
の組合せに対応し得るよう、このような背面合わせ構成
にて用いられる。さらに、この背面合わせ構成は、より
よいシャフトこわさを有する。
【００２６】さらに、高速環境のため、軸受６６、６８
を低温に保つことが望まれる。これは、軸受６４、６６
付近にてハウジング５９に密接に接続される冷却剤チャ
ネル５８を用いることにより達成される。さらに、熱シ
ールド３０を用いて、軸受６４、６６の温度を妥当なレ
ベルに保つよう助ける。
を低温に保つことが望まれる。これは、軸受６４、６６
付近にてハウジング５９に密接に接続される冷却剤チャ
ネル５８を用いることにより達成される。さらに、熱シ
ールド３０を用いて、軸受６４、６６の温度を妥当なレ
ベルに保つよう助ける。
【００２７】図５は、この発明に従うコーティングシス
テムの制御組織を示す。１つの実施例においては、この
制御組織は、光ファイバスイッチ９０と、電子光学分析
ユニット７０と、制御ユニット８０とを有する。その名
が意味するとおり、光ファイバスイッチ９０は、真空チ
ャンバと電子光学分析ユニット７０との間における光信
号の切換え点として動作する。ユニット７０は、次い
で、真空チャンバ４０のための光信号と制御ユニット８
０のための電気信号との間のインターフェイスとして動
作する。
テムの制御組織を示す。１つの実施例においては、この
制御組織は、光ファイバスイッチ９０と、電子光学分析
ユニット７０と、制御ユニット８０とを有する。その名
が意味するとおり、光ファイバスイッチ９０は、真空チ
ャンバと電子光学分析ユニット７０との間における光信
号の切換え点として動作する。ユニット７０は、次い
で、真空チャンバ４０のための光信号と制御ユニット８
０のための電気信号との間のインターフェイスとして動
作する。
【００２８】光ファイバスイッチ９０は、２つの光ファ
イバ９１および９２によって、チャンバ４０内の各スレ
ーブ光モニタユニット４７およびマスタ光モニタユニッ
ト４７Ｃに接続される。光ファイバ９１は光源からの光
を下部４７Ａに伝達し、光ファイバ９２は上部４７Ｂか
らの光を検出および分析のため伝達する。スイッチ９０
は光ファイバ９３および９４によって電子光学分析ユニ
ット７０に接続される。光ファイバ９４はユニット７０
からの光をスイッチ９０に伝達し、光ファイバ９３はス
イッチ９０からの光をユニット７０に伝達する。１９９
４年１０月２５日に発行され、本願の譲受人に譲渡され
る米国特許第５，３５９，６８３号には、ここで使用さ
れてもよい光ファイバスイッチの一例が記載されてい
る。光ファイバスイッチはさまざまな市場供給源からも
入手可能である。
イバ９１および９２によって、チャンバ４０内の各スレ
ーブ光モニタユニット４７およびマスタ光モニタユニッ
ト４７Ｃに接続される。光ファイバ９１は光源からの光
を下部４７Ａに伝達し、光ファイバ９２は上部４７Ｂか
らの光を検出および分析のため伝達する。スイッチ９０
は光ファイバ９３および９４によって電子光学分析ユニ
ット７０に接続される。光ファイバ９４はユニット７０
からの光をスイッチ９０に伝達し、光ファイバ９３はス
イッチ９０からの光をユニット７０に伝達する。１９９
４年１０月２５日に発行され、本願の譲受人に譲渡され
る米国特許第５，３５９，６８３号には、ここで使用さ
れてもよい光ファイバスイッチの一例が記載されてい
る。光ファイバスイッチはさまざまな市場供給源からも
入手可能である。
【００２９】電子光学分析ユニット７０は、チョッパモ
ータ７７によって駆動される２つの回転子８８と８９と
の間に従来のハロゲンランプである光源８６を有する。
回転子８８、８９は、光を透過するスロットを有する。
そうでない場合には、光は遮断される。レンズサブアセ
ンブリ７９は、光源８６からの光をファイバ９４に合焦
させるよう、ファイバ９４に接続される。第２のレンズ
サブアセンブリ７８は光ファイバの或る部分に接続さ
れ、その部分は次いでモノクロメータ７５に接続され
る。光ファイバ９３の端部も、そのファイバ９３を介し
て受取られる光の波長帯域幅を狭めるよう、ステップモ
ータ７６によって制御されるモノクロメータ７５に接続
される。モノクロメータ７５の出力はフォトダイオード
７４によって受取られる。このフォトダイオード７４
は、利得スイッチ７２に応答する可変利得増幅器７３の
入力端子に接続される。増幅器７３の出力は信号処理電
子ユニット７１に接続される。この信号処理電子ユニッ
ト７１の出力は、電子光学分析ユニット７０の動作を制
御する制御ユニット８０に接続される。
ータ７７によって駆動される２つの回転子８８と８９と
の間に従来のハロゲンランプである光源８６を有する。
回転子８８、８９は、光を透過するスロットを有する。
そうでない場合には、光は遮断される。レンズサブアセ
ンブリ７９は、光源８６からの光をファイバ９４に合焦
させるよう、ファイバ９４に接続される。第２のレンズ
サブアセンブリ７８は光ファイバの或る部分に接続さ
れ、その部分は次いでモノクロメータ７５に接続され
る。光ファイバ９３の端部も、そのファイバ９３を介し
て受取られる光の波長帯域幅を狭めるよう、ステップモ
ータ７６によって制御されるモノクロメータ７５に接続
される。モノクロメータ７５の出力はフォトダイオード
７４によって受取られる。このフォトダイオード７４
は、利得スイッチ７２に応答する可変利得増幅器７３の
入力端子に接続される。増幅器７３の出力は信号処理電
子ユニット７１に接続される。この信号処理電子ユニッ
ト７１の出力は、電子光学分析ユニット７０の動作を制
御する制御ユニット８０に接続される。
【００３０】回転子８８、８９およびチョッパモータ７
７の動作により、１つの時間間隔において光がレンズサ
ブアセンブリ７９および光ファイバ９４から光モニタユ
ニット４７、４７Ｃへ送られる。対応の基板２０および
堆積された膜を通過した後、光は光ファイバ９３を通過
してモノクロメータ７５およびフォトダイオード７４に
到達する。第２の時間間隔において、レンズサブアセン
ブリ７９への光は遮断される。光はレンズサブアセンブ
リ７８に送られ、光検出器７４は基準光信号を受取る。
第３の間隔では、サブアセンブリ７８、７９のいずれ
も、光源８６からの光を受けない。光検出器７４はダー
クノイズを発生する。この動作は、正確かつ安定した透
過率測定のために、光モニタユニット４７からの信号に
対する較正およびノイズ除去を可能にする。もちろん、
他の構成も可能である。
７の動作により、１つの時間間隔において光がレンズサ
ブアセンブリ７９および光ファイバ９４から光モニタユ
ニット４７、４７Ｃへ送られる。対応の基板２０および
堆積された膜を通過した後、光は光ファイバ９３を通過
してモノクロメータ７５およびフォトダイオード７４に
到達する。第２の時間間隔において、レンズサブアセン
ブリ７９への光は遮断される。光はレンズサブアセンブ
リ７８に送られ、光検出器７４は基準光信号を受取る。
第３の間隔では、サブアセンブリ７８、７９のいずれ
も、光源８６からの光を受けない。光検出器７４はダー
クノイズを発生する。この動作は、正確かつ安定した透
過率測定のために、光モニタユニット４７からの信号に
対する較正およびノイズ除去を可能にする。もちろん、
他の構成も可能である。
【００３１】制御ユニット８０はマイクロプロセッサ８
１を有する。このマイクロプロセッサは、電子ユニット
７１からの出力信号を受け、利得スイッチ７２およびス
テッパモータ７６を制御する。利得スイッチ７２を制御
することにより、コーティングプロセスのさまざまな段
階におけるフォトダイオード７４からの出力信号の変動
を補償する。マイクロプロセッサ８１は、表示および制
御パネル８２を介して操作者と交信し、シリアルＩ／Ｏ
ポート８３、パラレルＩ／Ｏポート８４によってメイン
コンピュータなどの他のコンピュータと通信する。さら
に、すべてのコーティング動作のデータが後の参照用に
記録され得るよう、マイクロプロセッサ８１はレコーダ
出力ポート８５を有する。
１を有する。このマイクロプロセッサは、電子ユニット
７１からの出力信号を受け、利得スイッチ７２およびス
テッパモータ７６を制御する。利得スイッチ７２を制御
することにより、コーティングプロセスのさまざまな段
階におけるフォトダイオード７４からの出力信号の変動
を補償する。マイクロプロセッサ８１は、表示および制
御パネル８２を介して操作者と交信し、シリアルＩ／Ｏ
ポート８３、パラレルＩ／Ｏポート８４によってメイン
コンピュータなどの他のコンピュータと通信する。さら
に、すべてのコーティング動作のデータが後の参照用に
記録され得るよう、マイクロプロセッサ８１はレコーダ
出力ポート８５を有する。
【００３２】さらに、このマイクロプロセッサは光ファ
イバスイッチ９０の動作を制御することによって、光が
電子光学分析ユニット７０から各光モニタユニット４７
に連続的に送られ、および光が電子光学分析ユニット７
０によって連続的に受光されるようにする。マイクロプ
ロセッサ８１は、特定の基板２０上におけるオプティカ
ルコーティングの厚みが十分なものであると判断する
と、マイクロプロセッサ８１はその基板保持ステーショ
ン４６のアクチュエータ６７に対応のシャッタ６６を閉
じさせる。その基板２０には、それ以上のコーティング
材料は堆積されない。中央ステーション４６Ｃの場所に
よって、その基板２０の堆積コーティングが、完成され
るべき最後のものとなる。シャッタ６６を起動する代わ
りに、マイクロプロセッサ８１はコーティングマシンの
メインコンピュータに信号を送って、その層の堆積コー
ティングを終了させる。次いで、新たなコーティングの
層が始まる。すべての層が完成すると、そのコーティン
グプロセスは終了される。
イバスイッチ９０の動作を制御することによって、光が
電子光学分析ユニット７０から各光モニタユニット４７
に連続的に送られ、および光が電子光学分析ユニット７
０によって連続的に受光されるようにする。マイクロプ
ロセッサ８１は、特定の基板２０上におけるオプティカ
ルコーティングの厚みが十分なものであると判断する
と、マイクロプロセッサ８１はその基板保持ステーショ
ン４６のアクチュエータ６７に対応のシャッタ６６を閉
じさせる。その基板２０には、それ以上のコーティング
材料は堆積されない。中央ステーション４６Ｃの場所に
よって、その基板２０の堆積コーティングが、完成され
るべき最後のものとなる。シャッタ６６を起動する代わ
りに、マイクロプロセッサ８１はコーティングマシンの
メインコンピュータに信号を送って、その層の堆積コー
ティングを終了させる。次いで、新たなコーティングの
層が始まる。すべての層が完成すると、そのコーティン
グプロセスは終了される。
【００３３】代替的な制御構成では、光ファイバスイッ
チ９０が取除かれ、光ファイバ９１に接続される光ファ
イバ９４と、光ファイバ９３に接続される光ファイバ９
２とが設けられる。各基板保持ステーション４６、４６
Ｃおよび光モニタユニット４７、４７Ｃは、それ自身の
電子光学分析ユニット７０と制御ユニット８０とを有す
る。全体的な制御は、各制御ユニット８０に接続される
メインコンピュータによって行なわれる。この代替的な
制御構成は、より費用がかかる一方で、光ファイバスイ
ッチ９０が光モニタユニット４７、４７Ｃ間における切
換において挿入損変動を生じさせる傾向が大きいことを
認識するものである。この挿入損変動が０．０１ｄＢと
大きい場合、それは、たとえば狭帯域フィルタのような
重要な光学素子にとっては大き過ぎる０．３％の透過測
定誤差を生じさせる。光ファイバスイッチがない場合、
透過測定誤差は０．０５％未満であると予測される。
チ９０が取除かれ、光ファイバ９１に接続される光ファ
イバ９４と、光ファイバ９３に接続される光ファイバ９
２とが設けられる。各基板保持ステーション４６、４６
Ｃおよび光モニタユニット４７、４７Ｃは、それ自身の
電子光学分析ユニット７０と制御ユニット８０とを有す
る。全体的な制御は、各制御ユニット８０に接続される
メインコンピュータによって行なわれる。この代替的な
制御構成は、より費用がかかる一方で、光ファイバスイ
ッチ９０が光モニタユニット４７、４７Ｃ間における切
換において挿入損変動を生じさせる傾向が大きいことを
認識するものである。この挿入損変動が０．０１ｄＢと
大きい場合、それは、たとえば狭帯域フィルタのような
重要な光学素子にとっては大き過ぎる０．３％の透過測
定誤差を生じさせる。光ファイバスイッチがない場合、
透過測定誤差は０．０５％未満であると予測される。
【００３４】図６は、図３のオプティカルコーティング
システムの動作のフローチャートである。開始ステップ
１００の後、ステップ１０１によって基板を対応の基板
保持ステーション４６、４６Ｃに載置する。次いで、ス
テップ１０２によってチャンバ４０内に真空を生じさ
せ、ステップ１０３でチャンバ４０内の温度を上昇させ
て湿気および他の不純物をベイキングによって飛ばす。
このステップは、チャンバ４０の周囲の抵抗加熱素子に
よって行なわれ得る。基板の回転を開始する。ステップ
１０４によってプラズマユニット４１をオンにし、コー
ティング材料の前処理があればそれを行なう。ステップ
１０５において、堆積されるべき層に対する新たな層パ
ラメータが適用される。この代替的な制御組織実施例で
は、新たなパラメータは各光モニタユニット４７、４７
Ｃのための制御ユニット８０へ送られる。ステップ１０
６でスレーブ基板保持ステーション４６に対するシャッ
タ６６が開かれ、その一方でマスタ光モニタユニット４
７Ｃからの許可信号を待つ。次いで、ステップ１０８で
ｅビーム蒸着ユニット４２が起動され、ステップ１０９
および１１１が同時に開始され、換言すれば、対応の基
板２０上において堆積されたオプティカル層の所望の厚
みが達成されたかどうかがスレーブ光モニタユニット４
７およびマスタ光モニタユニット４７Ｃによってチェッ
クされる。単一のステップ１０９および１１１として示
されるこれらのステップは、実際にはモニタループで実
施される。所望の厚みに達すると、ステップ１１０によ
ってスレーブ基板保持ステーション４６の対応のシャッ
タ６６が閉じられる。先に述べたように、マスタ基板保
持ステーション４６Ｃの所望の厚みが、達成されるべき
最後のものである。ステップ１１２でｅビーム蒸着ユニ
ット４２を停止させる。判断ステップ１１３において、
堆積されたオプティカル層が最後の層であるか否かが判
断される。そうでない場合には、別の層の堆積に対し
て、ステップ１０５〜１１３が繰返される。最後の層に
達した場合には、ステップ１１４によってシャットダウ
ンシーケンスが開始される。
システムの動作のフローチャートである。開始ステップ
１００の後、ステップ１０１によって基板を対応の基板
保持ステーション４６、４６Ｃに載置する。次いで、ス
テップ１０２によってチャンバ４０内に真空を生じさ
せ、ステップ１０３でチャンバ４０内の温度を上昇させ
て湿気および他の不純物をベイキングによって飛ばす。
このステップは、チャンバ４０の周囲の抵抗加熱素子に
よって行なわれ得る。基板の回転を開始する。ステップ
１０４によってプラズマユニット４１をオンにし、コー
ティング材料の前処理があればそれを行なう。ステップ
１０５において、堆積されるべき層に対する新たな層パ
ラメータが適用される。この代替的な制御組織実施例で
は、新たなパラメータは各光モニタユニット４７、４７
Ｃのための制御ユニット８０へ送られる。ステップ１０
６でスレーブ基板保持ステーション４６に対するシャッ
タ６６が開かれ、その一方でマスタ光モニタユニット４
７Ｃからの許可信号を待つ。次いで、ステップ１０８で
ｅビーム蒸着ユニット４２が起動され、ステップ１０９
および１１１が同時に開始され、換言すれば、対応の基
板２０上において堆積されたオプティカル層の所望の厚
みが達成されたかどうかがスレーブ光モニタユニット４
７およびマスタ光モニタユニット４７Ｃによってチェッ
クされる。単一のステップ１０９および１１１として示
されるこれらのステップは、実際にはモニタループで実
施される。所望の厚みに達すると、ステップ１１０によ
ってスレーブ基板保持ステーション４６の対応のシャッ
タ６６が閉じられる。先に述べたように、マスタ基板保
持ステーション４６Ｃの所望の厚みが、達成されるべき
最後のものである。ステップ１１２でｅビーム蒸着ユニ
ット４２を停止させる。判断ステップ１１３において、
堆積されたオプティカル層が最後の層であるか否かが判
断される。そうでない場合には、別の層の堆積に対し
て、ステップ１０５〜１１３が繰返される。最後の層に
達した場合には、ステップ１１４によってシャットダウ
ンシーケンスが開始される。
【００３５】１つの堆積された層から次の堆積される層
への厚みの均一性に対する厳しい要件を満たすため、ｅ
ビームターゲットは各層堆積プロセスの開始において新
しいものでなければならず、換言すれば、以前に使用さ
れたものであってはならない。各層ごとのターゲットに
おけるこの均一性によって、層から層への堆積における
均一性が保証される。これは、ｅビーム蒸着ユニット４
２が１つしか用いられない場合には、各堆積プロセスが
完了した後にターゲットを変えることによって行なわれ
得る。２つ以上のｅビーム蒸着ユニット４２がある場合
には、次の堆積層に対しては、新しいターゲットを伴う
第２のユニットが用いられ得る。代替的に、ｅビーム蒸
着ユニットが多数のターゲットを伴う円形コンベア型で
ある場合には、その円形コンベアを回転させることによ
って、各堆積層サイクルの始まりで新しいターゲットを
提示し得る。
への厚みの均一性に対する厳しい要件を満たすため、ｅ
ビームターゲットは各層堆積プロセスの開始において新
しいものでなければならず、換言すれば、以前に使用さ
れたものであってはならない。各層ごとのターゲットに
おけるこの均一性によって、層から層への堆積における
均一性が保証される。これは、ｅビーム蒸着ユニット４
２が１つしか用いられない場合には、各堆積プロセスが
完了した後にターゲットを変えることによって行なわれ
得る。２つ以上のｅビーム蒸着ユニット４２がある場合
には、次の堆積層に対しては、新しいターゲットを伴う
第２のユニットが用いられ得る。代替的に、ｅビーム蒸
着ユニットが多数のターゲットを伴う円形コンベア型で
ある場合には、その円形コンベアを回転させることによ
って、各堆積層サイクルの始まりで新しいターゲットを
提示し得る。
【００３６】この結果、この発明は、オプティカルコー
ティングの厚みに対する精密制御を伴う大量生産オプテ
ィカルコーティングシステムを可能にする。
ティングの厚みに対する精密制御を伴う大量生産オプテ
ィカルコーティングシステムを可能にする。
【００３７】上記の記載はこの発明の好ましい実施例を
十分かつ完全に開示する一方で、当業者にはさまざまな
修正物、代替的構成、および等価物が明らかである。た
とえば、この発明の特定の実施例はプラズマにより補助
されるｅビーム蒸着ユニットをコーティング材料源とし
て記載されているが、他のタイプの蒸着ユニットおよび
スパッタリングユニットを用いてもよい。このように、
この発明の範囲は前掲の特許請求の範囲によってのみ限
定される。
十分かつ完全に開示する一方で、当業者にはさまざまな
修正物、代替的構成、および等価物が明らかである。た
とえば、この発明の特定の実施例はプラズマにより補助
されるｅビーム蒸着ユニットをコーティング材料源とし
て記載されているが、他のタイプの蒸着ユニットおよび
スパッタリングユニットを用いてもよい。このように、
この発明の範囲は前掲の特許請求の範囲によってのみ限
定される。
【図１】先行技術に見られるオプティカルコーティング
システムの真空チャンバの例示的断面図である。
システムの真空チャンバの例示的断面図である。
【図２】図１の真空チャンバの光モニタユニットの詳細
図である。
図である。
【図３】この発明に従うオプティカルコーティングシス
テムの真空チャンバの例示的断面図である。
テムの真空チャンバの例示的断面図である。
【図４】図３のオプティカルコーティングシステムの基
板保持ステーションの図であり、（ａ）はそのより詳細
な図であり、（ｂ）はその基板保持ステーションにおけ
る回転軸受の構成の詳細図である。
板保持ステーションの図であり、（ａ）はそのより詳細
な図であり、（ｂ）はその基板保持ステーションにおけ
る回転軸受の構成の詳細図である。
【図５】制御および光モニタサブシステムを含む、図３
のオプティカルコーティングシステムの例示的な図であ
る。
のオプティカルコーティングシステムの例示的な図であ
る。
【図６】図３のオプティカルコーティングシステムの動
作のフローチャート図である。
作のフローチャート図である。
４０ 真空チャンバ ４２ オプティカルコーティング材料供給源 ４６ 基板保持ステーション ４６Ｃ 基板保持ステーション ４７ 光モニタユニット ４７Ｃ 光モニタユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フェン・クゥイン・ゾウ アメリカ合衆国、95132 カリフォルニア 州、サン・ホーゼイ、べクスレー・ランデ ィング、1845 (72)発明者 ジン−ジョン・パン アメリカ合衆国、95035 カリフォルニア 州、ミルピタス、ウェストリッジ・ドライ ブ、978
Claims (15)
- 【請求項１】 光学素子を形成するよう基板を精密コー
ティングするための大量生産システムであって、 真空チャンバと、 堆積のためのコーティング材料蒸気を発生させるための
少なくとも１つのオプティカルコーティング材料供給源
と、 前記オプティカルコーティング材料供給源からの前記コ
ーティング材料蒸気の堆積によって前記オプティカルコ
ーティング材料を受けるよう基板を各々が保持し回転さ
せる複数のステーションと、 複数の光モニタユニットとを含み、各光モニタユニット
は、前記ステーションの１つに対応して、前記対応の基
板上における前記コーティング材料の前記堆積をモニタ
する、大量生産システム。 - 【請求項２】 各光モニタユニットは、 前記対応のステーションの前記基板の或る表面の或る小
さな部分に向けられる光の供給源と、 前記向けられる光のレシーバとを含み、前記対応の基板
上における前記オプティカルコーティング材料の前記堆
積中に前記レシーバが前記光を受光するよう、前記基板
は前記光源と前記レシーバとの間に設けられる、請求項
１に記載のオプティカルコーティングシステム。 - 【請求項３】 前記光源は、前記コーティングが上に堆
積される前記基板の前記表面に対し０平均入射角で光を
向ける、請求項２に記載のオプティカルコーティングシ
ステム。 - 【請求項４】 前記光源は、第１の光ファイバと、前記
基板の前記表面上に前記第１の光ファイバの一方端から
の光を合焦させる第１のレンズとを含み、前記レシーバ
は、第２の光ファイバと、前記基板からの前記向けられ
た光を前記第２の光ファイバの端部に合焦させる第２の
レンズとを含む、請求項３に記載のオプティカルコーテ
ィングシステム。 - 【請求項５】 少なくとも１つのステーションは、前記
対応の光モニタユニットの出力に応答して、前記対応の
基板上における前記コーティング材料の前記堆積を停止
させる手段を含む、請求項１に記載のオプティカルコー
ティングシステム。 - 【請求項６】 前記停止手段は、前記コーティング材料
が前記基板に達するのを防ぐシャッタを含む、請求項５
に記載のオプティカルコーティングシステム。 - 【請求項７】 前記オプティカル材料コーティング供給
源はスパッタリング源を含む、請求項１に記載のオプテ
ィカルコーティングシステム。 - 【請求項８】 前記オプティカル材料コーティング供給
源は蒸着源を含む、請求項１に記載のオプティカルコー
ティングシステム。 - 【請求項９】 前記蒸着源はプラズマにより補助される
ｅビーム蒸着源を含む、請求項８に記載のオプティカル
コーティングシステム。 - 【請求項１０】 前記真空チャンバはベースと頂部とを
含み、前記オプティカル材料コーティング供給源は前記
ベース上に取付けられ、オプティカルコーティング材料
が、第１のステーションに保持される基板上において、
他のいかなる基板ステーションでの基板上のオプティカ
ル材料堆積速度よりも遅い速度で堆積されるように、前
記ステーションは前記頂部上において前記オプティカル
材料コーティング供給源に対して取付けられる、請求項
１に記載のオプティカルコーティングシステム。 - 【請求項１１】 前記真空チャンバは中央軸に対して回
転するように対称であり、前記ベースの周縁に沿って配
される複数のオプティカル材料コーティング供給源を含
み、前記第１のステーションは前記中央軸上にある、請
求項１０に記載のオプティカルコーティングシステム。 - 【請求項１２】 各ステーションは、前記基板が６００
ｒｐｍより大きい速度で回転するよう動作する、請求項
１に記載のオプティカルコーティングシステム。 - 【請求項１３】 各ステーションは、前記基板が６００
〜１２００ｒｐｍの範囲の速度で回転するよう動作す
る、請求項１に記載のオプティカルコーティングシステ
ム。 - 【請求項１４】 真空チャンバと、オプティカルコーテ
ィング材料のターゲットを有する少なくとも１つの供給
源と、複数の基板保持ステーションと、各前記ステーシ
ョンに対応する複数の光モニタユニットとを有するオプ
ティカルコーティングシステムを動作させる方法であっ
て、 各ステーションに基板を載置するステップと、 各ステーションによって対応の基板を回転させるステッ
プと、 前記少なくとも１つの供給源によって、前記オプティカ
ルコーティング材料のターゲットから蒸気を発生させて
前記回転する基板上に堆積させるステップと、 各基板上における前記コーティング材料の前記堆積をモ
ニタするステップと、 前記コーティング材料が前記基板上において所定の厚み
に達すると、各基板上における前記コーティング材料の
前記堆積を個別に終了させるステップと、 すべての前記基板上の前記コーティング材料がいつそれ
ぞれの所定の厚みに達したかを判断するステップと、 前記供給源ステップと、前記堆積モニタステップと、前
記個別終了ステップと、前記コーティング材料厚み判断
ステップとを、別のオプティカルコーティング材料で繰
返すステップとを含む、オプティカルコーティングシス
テムを動作させる方法。 - 【請求項１５】 オプティカルコーティング材料の前記
ターゲットは各供給源ステップにおいて新しいものであ
る、請求項１４に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/063147 | 1998-04-20 | ||
| US09/063,147 US6039806A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Precision thickness optical coating system and method of operation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11342354A true JPH11342354A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=22047239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11110773A Pending JPH11342354A (ja) | 1998-04-20 | 1999-04-19 | 光学素子を形成するよう基板を精密コ―ティングするための大量生産システムおよびオプティカルコ―ティングシステムを動作させる方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6039806A (ja) |
| JP (1) | JPH11342354A (ja) |
| DE (1) | DE19917543A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635155B2 (en) | 2000-10-20 | 2003-10-21 | Asahi Glass Company, Limited | Method for preparing an optical thin film |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020008891A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-24 | Atomic Telecom | Substrate fixture for high-yield production of thin film based dense wavelength division multiplexers |
| US6646753B2 (en) | 2000-10-05 | 2003-11-11 | Unaxis, Usa, Inc. | In-situ thickness and refractive index monitoring and control system for thin film deposition |
| US6649208B2 (en) | 2001-04-17 | 2003-11-18 | Wayne E. Rodgers | Apparatus and method for thin film deposition onto substrates |
| FR2825298B1 (fr) * | 2001-06-01 | 2004-06-25 | Xenocs | Procede perfectionne de revetement d'un support, dispositif et structure associes |
| US6879744B2 (en) * | 2003-01-07 | 2005-04-12 | Georgi A. Atanasov | Optical monitoring of thin film deposition |
| US6972136B2 (en) * | 2003-05-23 | 2005-12-06 | Optima, Inc. | Ultra low residual reflection, low stress lens coating and vacuum deposition method for making the same |
| DE102005008889B4 (de) * | 2005-02-26 | 2016-07-07 | Leybold Optics Gmbh | Optisches Monitoringsystem für Beschichtungsprozesse |
| CN1891848A (zh) * | 2005-07-01 | 2007-01-10 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 光学镀膜装置 |
| US7465681B2 (en) * | 2006-08-25 | 2008-12-16 | Corning Incorporated | Method for producing smooth, dense optical films |
| US8153035B2 (en) * | 2007-07-24 | 2012-04-10 | Gentex Optics, Inc. | Programmable wetting controller |
| US20110185969A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-08-04 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Dual heating for precise wafer temperature control |
| CN102732844B (zh) * | 2012-07-12 | 2014-05-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种真空镀膜机行星转动夹具上球面光学元件镀膜均匀性修正挡板的设计方法 |
| CN102953041B (zh) * | 2012-10-24 | 2014-07-02 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种用于镀膜机行星系统中控制球形光学元件膜厚分布的挡板设计方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3892490A (en) * | 1974-03-06 | 1975-07-01 | Minolta Camera Kk | Monitoring system for coating a substrate |
| US4140078A (en) * | 1974-03-16 | 1979-02-20 | Leybold Heraeus Gmbh & Co. Kg | Method and apparatus for regulating evaporating rate and layer build up in the production of thin layers |
| JPS55500588A (ja) * | 1978-08-18 | 1980-09-04 | ||
| US5359683A (en) * | 1993-06-10 | 1994-10-25 | Advanced Optronics, Inc. | 1×N electromechanical optical switch |
-
1998
- 1998-04-20 US US09/063,147 patent/US6039806A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-04-19 DE DE19917543A patent/DE19917543A1/de not_active Withdrawn
- 1999-04-19 JP JP11110773A patent/JPH11342354A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635155B2 (en) | 2000-10-20 | 2003-10-21 | Asahi Glass Company, Limited | Method for preparing an optical thin film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19917543A1 (de) | 1999-10-21 |
| US6039806A (en) | 2000-03-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030128 |