WO1995033081A1

WO1995033081A1 - Substrat filme et procede et dispositif de production de ce substrat

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Publication number: WO1995033081A1
Application number: PCT/JP1995/001048
Authority: WO
Inventors: Fumiyasu Nomura; Takeshi Saito
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1995-12-07
Also published as: KR100356492B1; CN1130407A; EP0712942A4; DE69522295T2; KR960704084A; EP0712942A1; ATE204616T1; DE69522295D1; US5980975A; TW334480B; EP0712942B1

Description

明細書薄膜つき基板、その製造方法および製造装置技術分野

本発明は、反射防止フィルター、干渉フィルター、ハーフミラー、各種バンドパスフィルターなどの光学フィルター用光学薄膜および各種表示装置の反射防止膜類あるいは各種半導体、光ディスクなどで用いられる各種薄膜つき基板の製造方法および製造装置に関する。背景技術

真空蒸着、スパッ夕リングなどにより光学フィルター等の薄膜つき基板を製造する方法として、形成された薄膜の膜厚を測定し、この膜厚の測定結果に基づいて成膜プロセスを制御する方法と、かかる制御を行なわない方法がともに広く行なわれている。

このうち、薄膜の膜厚測定を行なわない万, ¾は、たとえば成膜中の雰囲気の条件を一定に保ち、成膜速度を一定化し、成膜時間を制御することにより、所要の膜厚の薄膜を形成する。また、成膜対象基板を移動させながら成膜する場合は、成膜対象基板の移動速度を制御することにより所要の膜厚の薄膜を形成することもめる。

このような薄膜つき基板の製造方法においては、形成されている薄膜の膜厚を測定しないため、薄膜の製造が完了するまで実際に形成された薄膜が所要の仕様を満たしているかどうか確認できなかった。通常、薄膜形成装置は真空装置であり頻繁に薄膜を形成した基板を取り出して膜厚を測定するこは好ましくない。したがって、複数の薄膜を形成する場合でも、すべての薄を形成してからでなければ膜厚の測定は行なわれない。

ところが、一般に薄膜形成装置の成膜速度などの条件は変動しやすく、かかる変動により薄膜の膜厚が変動し、仕様を満たさない薄膜を形成してしまうことが少なくなかった。したがって、上記のような成膜工程での膜厚測定を伴わない薄膜の製造方法では、歩留まりを一定以上に保つことは困難であった。

そこで、成膜工程で薄膜の膜厚を測定しながら成膜プロセスを制御することが行なわれるようになった。以下、ガラス板などの平面基板に反射防止膜などの光学薄膜を真空蒸着により形成する場合を例にとり、薄膜の膜厚を測定しながらその測定値に基づいて成膜プロセスを制御して薄膜つき基板を製造する従来の方法について図を用いて説明する。

図 7はこのような薄膜つき基板の製造の様子を基板面に平行で基板の進行方向に垂直な方向からみた模式図である。真空室 1 6の内部に薄膜材料 3が成膜粒子束発生部位 2を図の上方に向けて置かれている。電子銃 6よりは電子線が発せられ、図示しない磁界の効果により成膜粒子束発生部位 2に達してこれを加熱し、これにより成膜粒子束 5が発生するようになっている。こうして発生させられた成膜粒子束 5の成膜粒子束軸 9 (成膜粒子の最も強く発生する向きを表わす方向軸）は図の上方を向けられている。この成膜粒子束軸 9の軸線上もしくはその近傍に成膜モニタ板 8が設けられ、この成膜モニタ板 8に形成された薄膜の膜厚を光学的に測定する膜厚測定装置 7がさらに上方に設けられている。成膜粒子束発生部位 2と成膜モニタ板 8の間の成膜粒子束軸 9付近を、成膜対象基板群 1が成膜粒子束軸 9に垂直な方向（図で右方）に移動しながら成膜粒子束 5にさらされて薄膜が成膜対象基板群 1の各基板の下面に形成されるようになっている。また、成膜粒子束 5に成膜対象基板群 1がさらされる範囲の成膜対象基板群 1の進行方向の大きさを制限するために、補正板 4が成膜粒子束発生部位 2と成膜対象基板群 1の中間に設けられている。また、成膜粒子束 5を必要に応じて遮るシャツ夕 - 1 1も同様に設けられている。

図 8は、この様子を成膜モニタ板 8の位置から成膜粒子束軸 9の反対の向きに向かってみた図である。成膜対象基板群 1はたとえば図のように 2列に配列され、成膜粒子束軸 9の軸線上もしくはその近傍に基板等が成膜粒子束 5を遮らない隙間ができるようになつている。この隙間から成膜粒子が成膜モニタ板 8に到達するように成膜モニタ板 8が配置されている。

成膜対象基板群 1の各基板に薄膜を形成するときは、電子銃 6から発した電子線により薄膜材料 3の成膜粒子束発生部位 2を継続的に加熱し、ここから成膜粒子を発生させる。このとき、はじめはシャッタ一 1 1が閉じられており、成膜粒子は成膜対象基板に到達することができない。成膜粒子束発生部位 2の温度が定常状態に達すると成膜粒子の発生強度も定常状態に達する。これを確認してシャッター 1 1を開くと同時に成膜対象基板群 1を図 7の左方より一定速度で右方に移動させる。成膜粒子束発生部位 2から発生した成膜粒子は、成膜粒子束軸 9の方向を中心とする方向に放射状に飛翔し、成膜対象基板群 1の各基板に至る。このとき、十分な量の成膜粒子が飛翔する範囲を成膜粒子束 5とする。また、成膜粒子束軸 9の軸線上またはその近傍の隙間を通って、一部の成膜粒子は成膜モニ夕板 8に到達する。

成膜対象基板群 1の各基板における薄膜の膜厚は、成膜モニタ板 8に形成されたモニタ薄膜の膜厚を膜厚測定装置 7で測定することにより、間接的に測定される。成膜モニタ板 8上には成膜対象基板群 1の各基板と近似した条件でモニタ薄膜が形成される。そのため、モニタ薄膜の膜厚は成膜対象基板群の各基板に形成された薄膜の膜厚と一定の相関関係を持つ膜厚となる。理想的には、 1 0群の成膜対象基板群 1に薄膜を形成したときには、成膜モニタ板 8上のモニタ薄膜の膜厚は成膜対象基板群 1に形成された薄膜の約 1 0倍の膜厚となる。実際にはこのような対応関係は実験により厳密に求められる。また、この結果により成膜モニ夕板 8のモニタ薄膜の膜厚の単位時間当たりの変化と成膜対象基板群 1に形成された薄膜の膜厚の単位時間当たりの変化の対応関係が求められる。

この薄膜の膜厚測定の結果に基づき、成膜中の成膜速度や形成される薄膜の屈折率などの特性を調節したり、所要の膜厚が得られた時にシャッター 1 1を閉じて成膜を終了するといつた成膜プロセスの制御を行なう。

薄膜の膜厚測定を上記のように成膜粒子束軸の軸線上またはその近傍で成膜モ二夕板を用いて行ないながら成膜のプロセスを制御する方法については、たとえば特開平 1一 3 0 6 5 6 0号公報などに開示されている。

ところが、本発明者らはこのような従来の薄膜つき基板の製造方法には、以下のような問題点があることを見出した。

すなわち、薄膜の膜厚測定を成膜粒子束軸の軸線上またはその近傍に成膜モニタ板を置き、成膜モニタ板にモニタ薄膜を形成するため、成膜粒子束の中央部に隙間を設け、この隙間を成膜対象基板が遮ることがないように成膜対象基板を配置および移動させなければならなかった。これは、成膜対象基板が光学レンズのように小型の基板であるときは、いずれにしても多数の成膜対象基板を数列に配列するため問題となりにくかった。

ところ力本発明者らは対角線長さが 1 4インチ（3 5 c m) 以上の表示装置の表面反射防止フィルターなどの大型の基板に薄膜を形成する場合には、薄膜の膜厚測定を成膜粒子束軸の軸線上またはその近傍に成膜モニタ板を置くことが生産設備の好ましくない大型化あるいは生産性の著しい低下を招くという問題が発生することを見出した。すなわち、成膜対象基板が成膜粒子束の中央部の隙間を遮らないためには、図 8に示したように成膜対象基板群 1は少なくとも 2列の列をなし、成膜対象基板列同士の中間に隙間が常に形成されるように配置しなければならない。したがって、成膜対象基板群 1が成膜粒子束 5にさらされる範囲 (図 8で二点鎖線で示した成膜領域 2 0 ) は、成膜対象基板の幅の少なくとも 2 倍以上の幅を有する必要があつた。

さらに、成膜モニタが固定されている場合、製造する成膜対象基板の品種の変更に伴う成膜対象基板の寸法の変更を行うとき、成膜モニタが成膜粒子束軸近傍に固定されていると、成膜対象基板やその支持部材などが成膜モニタと成膜粒子束発生部位との間を遮るため、成膜モニタによる成膜プロセスの制御が行えない場合があった。言い換えると、固定された成膜モニタによって成膜プロセスを制御するためには、成膜対象基板の寸法や形状に厳しい制約を課しなければならなかつた。

しかも、本発明者らの知見によれば、基板列と基板列の中間の隙間をかなり大きくとらないと、成膜モニタ板に形成されるモニタ薄膜の膜厚が成膜対象基板に形成される薄膜よりもはるかに薄くなる場合がある。本発明者らは、この原因が、主に真空室内に残つた気体分子と衝突した成膜粒子が成膜対象基板やこれを保持する基板ホルダなどに遮られるためであることを突き止めた。図 9にこの様子を示す。もし、真空室内に気体分子が存在しなければ、成膜粒子は成膜粒子束の発生源から何者にも遮られずに基板列と基板列の間の隙間を通って成膜モニタ板に至る。したがって、この場合は成膜モニタ板に形成されるモニタ薄膜の膜厚は成膜対象基板上に形成される薄膜とほとんど同一になる。ところ力^ 実際には真空ポンプの性能の制約や成膜プロセス上の必要性のため、いくらかの気体分子が真空室内に残っている。そのため、成膜粒子はこれらの気体分子と衝突しながら成膜対象基板や成膜モニタ板に達する。成膜対象基板と成膜粒子束の発生源の間には遮るものがないため、このようにして気体分子と衝突した成膜粒子は、飛翔コースを曲げられながらも成膜対象基板に至ることができる。ところ力、成膜モニ夕板の場合は成膜対象基板が成膜粒子束の発生源との間に介在するため、基板列間の隙間が十分大きくなければ、気体分子と衝突した成膜粒子が成膜対象基板などに遮られる。また、通常成膜モニタ板を成膜粒子束軸近傍に設ける場合は、成膜対象基板よりも成膜粒子束発生源からの距離が長い。そのため、飛翔方向としては成膜モニタ板に向かっていても気体粒子と衝突して成膜モニタ板に達しない成膜粒子の割合が高くなる。このため、成膜モニタ板に形成されるモニタ薄膜は、たとえば、成膜対象基板上の薄膜の半分以下となる。したがって、成膜領域の幅は成膜対象基板の幅の 2倍よりも、かなり大きくとる必要があった。

したがって、たとえば対角線長さ 1 7インチ（4 3 c m) の表示装置用の表面反射防止フィルター（短辺 3 1 c m x長辺 3 8 c m) に薄膜を形成するためには、成膜領域の幅は少なくとも短辺の 2倍である 6 2 c mよりもかなり大きい（たとえば、 7 O c m以上）必要があった。このように、成膜対象基板が大型化するほどこの問題は深刻化する。

また、成膜領域の幅が十分大きい場合でも、その中央部に隙間を形成させるために成膜対象基板群内の各基板の寸法や配置（基板の長辺の向きを基板の進行方向とするかこれに垂直な方向とするかなど）に著しい制約を科すこととなる。したがって、生産設備としては成膜領域を広くとることができるのに、成膜対象基板の寸法や配置の制約から、これをすベて有効に使用することができず、結果的に生産性を著しくそこなう場合が多かった。たとえば、成膜領域の幅が l mの生産設備を用いて対角線長さ 1 7インチ（4 3 c m) の表示装置用の表面反射防止フィルター（短辺 3 l c m) に薄膜を形成する場合に、かかる成膜対象基板を 3 列に並べることは物理的には可能である。にもかかわらず、成膜粒子束軸近傍 (すなわち成膜領域中央部）に成膜モニタを置きこれを遮らないように成膜対象基板を配置する必要があるため、成膜対象基板は 2列に配列しなければならなかつた。すなわち、潜在的な生産性の 2 Z 3の生産性でしか上記のようなフィルタ一を製造することができなかったのである。

また、同一の生産設備を用いて様々な品種の薄膜つき基板を生産するのが普通である。したがって、特定の品種の成膜対象基板の特定の配列を前提として膜厚モニタを配置すると、他の品種の生産において上記と同様の生産性の問題が発生することが避けられなかった。

さらに、成膜対象基板がプラスチックなどを材質とするテープ状の基板である場合に、このテープ状基板を成膜対象基板ロールから巻き出しながら連続的に薄膜を製造する場合がある。このような場合にも、たとえば、幅が成膜領域の幅の

1 / 2以下のテープ状基板を 2列に並べて巻き出す必要があった。この場合も上記と同じく、生産設備の好ましくない大型化やテープ状基板の幅の制約による生産性の低下が避けられなかつた。

このように、大型の薄膜つき基板の製造において上記のような生産設備の好ましくない大型化や生産性の著しい低下が発生するにもかかわらず、薄膜の膜厚測定が成膜粒子束軸の軸線上またはその近傍に成膜モニタを置いて行なわれていたのは、以下のような理由によると考えられる。

第 1に、大型の成膜対象基板に薄膜を形成することが最近まで行なわれておらず、上記のような成膜時の基板の配置などの制約の問題が顕在化していなかったことがあげられる。第 2に、成膜粒子束軸やその近傍の方向に飛翔する成膜粒子によって形成される薄膜の特性が、これより離れた方向に飛翔する成膜粒子による薄膜よりも優れており、成膜プロセスの監視に最も適していると信じられていたことがあげられる。これは、成膜粒子束軸近傍の方向に飛翔する成膜粒子の数が多く、一般に高い運動エネルギーを持っため、形成される薄膜の屈折率が高く、均質な薄膜が形成されるためである。これに対し、成膜粒子束軸から遠ざかる方向に飛翔する成膜粒子数も少なくエネルギーが小さいため、形成される薄膜の屈折率は小さく膜厚も薄い。

したがって、成膜粒子束軸の近傍に成膜モニタを置くことが当然とされ、それ以外の方法については検討されていなかった。したがって、本発明の目的は薄膜の成膜される基板の大型化、基板の連続化 (テープ化）に伴う生産設備の好ま L くない大型化や生産性の低下を起こすことのない、また、多品種（多サイズ）産を同一の生産設備で可能とする薄膜つき基板の製造方法および製造装置を提供することにある。発明の開示

上記目的を解決するための本発明の骨子は次の通りである。

まず固定された成膜モニタを使用する場合については次の通りとなる。

本発明の薄膜つき基板の製造方法は、成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板が該成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成すろことを特徴としている。また、本発明の薄膜つき基板の製方法の別の態様は、成膜対象基板移動させながら成膜領域限定部材により成膜粒子の到達範囲を限定された成膜 ί立子束にさらし、該成膜領域限定部材の該成膜粒子束の発生源側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プ口セスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、列をなす成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板の列の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、複数の列をなす成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板が該成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモ二 "薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しな; ら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束の外縁部であつて該成膜粒子束の発生源から前記成膜対象基板に至る成膜粒子の飛翔経路を妨げない位置に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板の短辺が 2 0 c m以上であることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、成膜対象基板ロールから成膜対象基板を巻き出しながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板が該成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、前記モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板の幅が 2 0 c m以上であることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜モニタから前記成膜粒子束の発生源までの距離を、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲から前記発生源までの最短距離の 0 . 9倍以上であり、かつ、最長距離の 1 . 1倍以下とすることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度を、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲のうち前記発生源から最遠の点と前記発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度の 2倍以下とすることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および前記成膜モニタのモニタ薄膜形成面の法線がなす角度を 4 0 ° 以下とすることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板または前記成膜対象基板群が前記成膜粒子束にさらされる範囲の前記成膜対象基板の進行方向の長さを調節することにより、前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲を移動する速度により前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲に単位時間当たりに到達する成膜粒子量により前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板の表面温度により前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記モニタ薄膜の膜厚に基づいて前記成膜プロセスの成膜速度を測定し、該成膜速度に基づいて前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記モニタ薄膜の膜厚に基づいて前記成膜プロセスの成膜速度を測定し、前記成膜速度が一定になるように前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜プロセスは真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングおよびアブレーシヨンのうちのいずれかであることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記薄膜つき基板は、表示装置の表面反射防止フィルター基板であることを特徴としている。また、本発明の薄膜つき基板の製造装置は、成膜粒子束発生源と、該成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる部位を通過するように成膜対象基板を移動させる成膜対象基板移動手段と、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタとを備えてなることを特徵としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造装置の別の態様は、成膜粒子束発生.源と、該成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる部位を通過するように成膜対象基板群を移動させる成膜対象基板群移動手段と、前記成膜対象基板群が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタとを備えてなることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造装置の別の態様は、成膜粒子束発生源と、前記成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる部位を通過するようにテープ状の成膜対象基板を移動させるテープ状成膜対象基板移動手段と、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタとを備えてなることを特徴としている。

次に、成膜モニタが移動可能である場合については次の通りである。

本発明の薄膜つき基板の製造方法は、成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束にさらされる領域内かつ前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、複数の列をなす成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の別の態様は、成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の内側を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徵としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜対象基板の短辺が 2 0 c m以上であることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜モニタから前記成膜粒子束の発生源までの距離範囲の少なくとも一部は、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲から前記発生源までの最短距離の 0 . 9倍以上であり、かつ最長距離の 1 . 1倍以下の範囲に含まれることを特徴としてい o

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度範囲の少なくとも一部は、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲のうち前記発生源から最遠の点と前記発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度の 2倍以下の範囲に含まれることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および前記成膜モニ夕のモニタ薄膜形成面の法線がなす角度範囲の少なくとも一部は、 4 0 ° 以下の範囲に含まれることを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記成膜速度が一定になるように前記成膜プロセスを制御することを特徴としている。

また、本発明の薄膜つき基板の製造方法の好ましい態様は、前記薄膜つき基板は、表示装置の表面反射防止フィルター基板であることを特徴としている。また、本発明の薄膜つき基板の製造装置は、成膜粒子束発生源と、該成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる領域を通過するように成膜対象基板を移動させる成膜対象基板移動手段と、前記成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能な成膜モニタを備えてなることを特徴としている。図面の簡単な説明

図 1は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施例における成膜モニタの位置を示す図である。

図 2は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施例における成膜モニタの位置を示す図である。

図 3は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施例における成膜モニタの位置を示す図である。

図 4は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施例における成膜モニタの位置を示す図である。

図 5は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタの好ましい位置を示す図である。

図 6は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタの好ましい位置を示す図である。

図 7は従来の薄膜つき基板の製造方法を示す図である。

図 8は図 7で示した製造方法を成膜粒子束軸の方向から見た図である。

図 9は従来の成膜モニタへのモニタ薄膜の形成の様子を示す図である。

図 1 0は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施態様における成膜モニタの位置を示す図である。

図 1 1は図 1 0を成膜対象基板の移動方向から見た図である。

図 1 2は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタの好ましい位置の例を示す図である。

図 1 3は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタの好ましい位置の例を示す図である。

図 1 4は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタの好ましい位置の例を示す図である。

図 1 5は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタの好ましい位置の例を示す図である。

図 1 6は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施態様における成膜モニタの位置を示す図である。

図 1 7は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施態様における成膜モニタの位置を示す図である。

図 18は本発明の薄膜つき基板の製造方法の一実施態様における成膜モニタの位置を示す図である。

図 19は本発明の薄膜つき基板の製造方法における成膜モニタのシャッターを示す図である。

図 20は本発明の薄膜つき基板の製造方法における複数の成膜モニタとその遮蔽板を示す図である。

図 21は本発明の薄膜つき基板の製造方法における複数の成膜モニタとその遮蔽板を示す図である。

図 22は本発明の薄膜つき基板の製造方法における 1枚の成膜モニタで複数のモニタ部分を使用する例の図である。

図 23は本発明の薄膜つき基板の製造方法における 1枚の成膜モニタで複数のモニタ部分を使用する例の図である。

符号の説明

1 ：成膜対象基板群、 1 a ：成膜対象基板群、 1 b ：成膜対象基板群、 1 c _:成膜対象基板群、 1 d ：成膜対象基板群、 2 ：成膜粒子束発生部位、 3 ：薄膜材料、

4 a ：補正板、 4 b ：補正板、 5 ：成膜粒子束、 6 ：電子銃、 7 ：膜厚測定装置、 8 ：成膜モニタ板、 8 a〜8 f ：成膜モニタ板、 9 ：成膜粒子束蚰、 10 a ：成膜対象基板、 10 a' ：成膜対象基板、 1 0 b :成膜対象基板、 1 0 b' ：成膜対象基板、 10 c :成膜対象基板、 10 c' ：成膜対象基板、 1 0 d _:成膜対象基板、 10 d' ：成膜対象基板、 11 : シャツタ—、 12 :成膜粒子束遮蔽板、

13 ：成膜粒子、 14 ：気体分子、 16 ：真空室、 20 ：成膜領域、 30 ：成膜粒子束発生源、 31 ：球面、 32 ：球面、 33 ：円錐面、 34 ：成膜領域の外縁の点、 35 ：直線、 201 a :成膜対象基板群、 201 b ：成膜対象基板群、 2

01 c :成膜対象基板群、 201 d ：成膜対象基板群、 207 :膜厚測定装置、

210 a :成膜対象基板、 210 a' ：成膜対象基板、 210 a" ：成膜対象基板、 210 b :成膜対象基板、 2 10 b' ：成膜対象基板、 210 b" ：成膜対象基板、 210 c _:成膜対象基板、 210 c' ：成膜対象基板、 210 c" ：成膜対象基板 220 ：成膜領域、 2 08 :成膜モニタ板、 210 :成膜対象基板、 220 ：成膜領域、 230 :成膜モニタ移動機構、 307 :膜厚測定装置、 30 8 ：成膜モニタ板、 310 :成膜対象基板、 320 :成膜領域、 407 :膜厚測定装置、 408 :成膜モニタ板、 412 :成膜粒子束遮蔽板、 418 :成膜対象基板、 419 a :成膜対象基板ロール、 419 b _:成膜対象基板ロール、 508 : 成膜モニタ板、 518 :成膜対象基板、 519 a :成膜対象基板ロール、 51 9 b ：成膜対象基板ロール、 601 :成膜モニタ、 602 :成膜モニタ、 603 : 成膜モニタ、 604 :成膜モニタ、 605 :成膜モニタ、 606 :成膜モニタ、 607 :成膜モニタ、 608 :成膜モニタ、 609 :成膜モニタシャッター、 6 1 0 ：成膜モニタ用遮蔽板、 61 1 :成膜モニタ用遮蔽板。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の薄膜つき基板の製造方法を図を用いながら説明する。

本発明において、成膜対象基板としては、ガラス平板やプラスチック平板あるいはプラスチックシー卜やプラスチックシー卜をテープ状に加工したものなどが好ましく用いられる。これらの成膜対象基板に薄膜を形成した後に光学フィルタ一や表示装置の反射防止膜として使用する場合は、成膜対象基板は透明または半透明のものが好ましく用いられる。また、成膜対象基板としてプラスチックシートをテープ状に加工したものを用いる場合は、たとえば、ロール状に巻き取ったテープ状基板を別のロールに巻き返す途中で成膜粒子束にさらすことにより薄膜を形成する。

まず、固定された成膜モニタを使用する場合に限り説明する。

成膜対象基板が大型である場合ほど本発明の効果が大きい。成膜対象基板の短辺（成膜対象基板としてテープ状基板を用いる場合は、テープ状基板の幅）が 2 0 c m以上の場合に好適であり、 26 c m以上の場合にさらに好適である。

また、図 8のように、成膜対象基板を移動方向に列をなすように配置し、この成膜対象基板の列を複数並べて同時に成膜粒子束にさらしながら薄膜を形成してもよい。また、成膜対象基板の列は成膜対象基板が直線状に並んでいるものばかりでなく、円のような曲線に沿って成膜対象基板を並んだものでもよい。たとえば、成膜対象基板を円に沿って並べ、成膜中にこれらの基板を前記円に沿って回転させ、同一の基板が成膜領域をくり返し通過するようにしてもよい。

また、成膜対象基板が成膜粒子束にざらされる範囲の外側とは、成膜粒子束の内側（もニタ薄膜を形成するのに十分な量の成膜粒子が飛翔する範囲) であって成膜対象基板が移動中に通過して成膜粒子束にさらされる部位を含む範囲（成膜領域）を成膜粒子束発生源から見たときに、成膜領域の外側に見える位置を指す。ただし、成膜対象基板が複数の列をなすように配置する場合は、成膜対象基板列同士の間の隙間は上記成膜領域に含まれるものとする（図 8の成膜領域 2 0 ) 。

また、本発明において成膜対象基板列の外側とは、成膜粒子束の内側であって成膜対象基板の列を成膜粒子束発生源から見たときに、成膜対象基板の列の外側に見える位置を指す。ただし、成膜対象基板が複数の列をなすように配置する場合は、成膜対象基板列同士の間の隙間は成膜対象基板列の内側に含まれるものとする。

また、本発明において成膜粒子束の外縁部とは、成膜粒子束の内側であって成膜粒子束軸の近傍を含まない範囲を指す。

また、固定した製膜モニタを用いる埸合のの成膜モニタを設ける位置は、成膜領¾の外側である必要がある。この条件を満たせば、成膜対象基板の配置などに制約を課すことなく、モニタ薄膜の膜厚成膜対象基板に形成される薄膜との相関をとることができる。しかも、成膜粒子束の発生源と成膜モニタの間に介在するものをなくすることができるため、成腠対象基板に形成される薄膜と同等のモニ夕薄膜を形成することができ、精度よく成膜プロセスを制御することができる。

図 1は本発明の薄膜つき基板の製造方法および製造装置の一実施態様を示す図である。この実施態様は、成膜モニタ板 2 0 8を成膜領域の外側に配置してモニタ薄膜の膜厚を測定することを除いて図 8に示した従来の薄膜つき基板の製造方法と同じである。成膜モニタ板 2 0 8は、成膜対象基板 2 1 0の進行方向と成膜拉子束軸 9の両方に垂直な方向に成膜領域 2 2 0から外れた位置に E置されている。成膜モニタ板 2 0 8がこの位 fiに S置されているため図 8の場合の 2倍以上の大きさを持つ成膜対象基板 2 1 0に薄膜を形成することができる。また、この実施態様のように成膜対象基板の列の外側に成膜モニタを設けると、成膜モニタと成膜粒子束発生源との間の距離を、成膜対象基板と成膜粒子束発生源との距離と近似させることができ、好ましい。

図 2は本発明の薄膜つき基板の製造方法および製造装置の別の実施態様を示す図である。この実施態様は、成膜モニタ板 3 0 8を成膜粒子束遮蔽板 1 2 (成膜領域限定部材）の成膜粒子束発生源側に配置してモニタ薄膜の膜厚を測定することを除いて図 7に示した従来の薄膜つき基板の製造方法と同じである。成膜モニタ板 3 0 8は、成膜対象基板 3 1 0の進行方向の逆方向に成膜領域 3 2 0から外れた位置に配置されている。この実施態様では、成膜モニタ板 3 0 8や膜厚測定装置 3 0 7と成膜対象基板 3 1 0の間に成膜粒子束遮蔽板 1 2を設けているが、補正板 4をこの位置に設けてもよい。成膜モニタ板 3 0 8をこの位置に配置したため図 7の場合の 2倍以上の大きさを持つ成膜対象基板 3 1 0に薄膜を形成することができる。この実施態様のように成膜領域限定部材の成膜粒子束発生源側に成膜モニタを設けると、成膜モニタに達する成膜粒子のエネルギーや粒子数などの条件が成膜領域に達する成膜粒子と近似するため好ましい。

図 3は本発明の薄膜つき基板の製造方法および製造装置の別の実施態様を示す図である。この実施態様は、成膜対象基板 4 1 8としてテープ状のものを用い、これを巻き取った成膜対象基板ロール 4 1 9 aを別の成膜対象基板ロール 4 1 9 bに巻き返す途中で成膜粒子束 5にさらして、成膜対象基板 4 1 8上に薄膜を形成する。成膜モニタ板 4 0 8は、成膜対象基板 4 1 8の進行方向の逆方向に成膜領域 4 2 0から外れた位置に配置されている。この実施態様では、成膜モニタ板 4 0 8や膜厚測定装置 4 0 7と成膜対象基板 4 1 8の間に成膜粒子束遮蔽板 4 1 2を設けているが、補正板 4をこの位置に設けてもよい。成膜モニタ板 4 0 8をこの位置に配置したため、成膜領域 4 2 0の幅いっぱいの幅を持つ成膜対象基板 4 1 8に薄膜を形成することができる。

図 4は本発明の薄膜つき基板の製造方法および製造装置の別の実施態様を示す図である。この実施態様は、成膜対象基板 5 1 8としてテープ状のものを用い、これを巻き取った成膜対象基板ロール 5 1 9 aを別の成膜対象基板ロール 5 1 9 bに巻き返す途中で成膜粒子束 5にさらして、成膜対象基板 5 1 8上に薄膜を形成する。成膜モニタ板 5 0 8は、成膜対象基板 5 1 8の幅方向に成膜領域 5 2 0 から外れた位置に配置されている。成膜モニタ板 5 0 8をこの位置に配置したため、成膜領域 5 2 0の幅いっぱいの幅を持つ成膜対象基板 5 1 8に薄膜を形成することができる。

成膜対象基板が大型である場合ほど、また多品種（多サイズ）生産をする場合ほど本発明の効果が大きい。成膜対象基板の短辺（成膜対象基板としてテープ状基板を用いる場合は、テプ状基板の幅）が 2 0 c m以上の場合に好適であり、 2 6 c m以上の場合にさらに好適である。

また、図 8のように、成膜対象基板を移動方向に列をなすように配置し、この成膜対象基板の列を複数並べて同時に成膜粒子束にさらしながら薄膜を形成してもよい。また、成膜対象基板の列は成膜対象基板が直線状に並んでいるものばかりでなく、円のような曲線に沿って成膜対象基板を並んだものでもよい。たとえば、成膜対象基板を円に沿って並べ、成膜中にこれらの基板を前記円に沿って回転させ、同一の基板が成膜領域をくり返し通過または内部を移動するようにしてもよい。

なお、成膜対象基板の移動は、基板ホルダあるいは基板ドームに成膜対象基板を載置し、これを成膜粒子束にさらされる範囲の内部を移動または通過するように搬送することが好ましく行われる。また、成膜対象基板としてプラスチックシ一トをテープ状に加工したものを用いる場合は、ロール状に巻き取ったテープ状基板を別のロールに卷き返すのが好ましい。

また、移動可能な場合製膜モニタでは、成膜粒子束の内側であり、かつ成膜対象基板の大きさや形状に応じてこれら成膜対象基板に遮られない位置に置けるように、成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能なものである必要がある。ここで成膜モニタの位置とは、成膜モニタのうちモニタ薄膜を形成する部位の位匱を指す。この条件を蔺たせば、成膜粒子束の発生源と成膜モニタの間に介在するものをなくすることができるため、成膜対象基板に形成される薄膜と同等のモニタ薄膜を形成することができ、精度よく成膜プロセスを制御することができる。また、成膜モニタの移動可能範囲は、成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲の成膜粒子束軸近傍から成膜粒子束の外縁までを含むのが好ましいが、たとえば、成膜対象基板を常に複数の成膜対象基板列として配列しながら成膜するならば成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲の内部に移動可能範囲を置いてもよい。この場合、成膜粒子束軸の近傍で膜厚等をモニタできるため好ましい。また、成膜領域の幅いっぱいの幅を有する成膜対象基板を成膜する場合でも成膜モ二夕により成膜プロセスを制御したい場合は、成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲の外部も含む範囲で移動可能であるのが好ましい。

また、成膜モニタの移動可能範囲を成膜粒子束の内側でありかつ成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲の外側の範囲に置いてもよい。成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲の内側に成膜モニタを置く場合には、前述したように成膜対象基板等が成膜モニタよりも成膜粒子束の発生源に近い位置を移動するために成膜対象基板等により一部の成膜粒子が遮られる場合がある（特に成膜対象基板の列の間隔が狭いとき）。結局、成膜領域のすぐ外側が最も好適な成膜モニ夕の位置である場合が少なくない。そこで、成膜モニタの移動可能範囲が成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲の外側にあってもよい。

図 1 0に本発明の一実施態様を示す。この態様は、成膜モニタ移動機構 2 3 0 を設け、成膜モニタ板 8と膜厚測定装置 7を紙面に垂直な方向に移動可能とする以外は図 8と同様である。図 1 1は、図 1 0を成膜対象基板 2 1 0の移動方向から見た図である。成膜対象基板 2 1 0の寸法に応じて成膜モニタ板 8や膜厚測定装置 7を移動させることができる。

図 1 2〜1 5は様々な寸法の成膜対象基板に薄膜を形成する場合に好適な成膜モニタの位置を示す例を示す図であり、図 1 0、 1 1を成膜対象基板面に垂直な方向から見た図である。図 1 2は成膜対象基板を 2列に並べて成膜する場合に好適な成膜モニタの位置を示すもので、この場合成膜モニタは成膜粒子束軸 9の近傍 Yに置くのが好ましい。図 1 3は、幅の異なる成膜対象基板列を並べて成膜する場合に好適な成膜モニタの位置を示すもので、この場合成膜モニタは成膜粒子束軸 9より幅の狭い成膜対象基板列寄りの位置 Xに置くのが好ましい。図 1 4は、成膜対象基板を 3列に並べて成膜する場合に好適な成膜モニタの位置を示すもので、この場合成膜モニタは成膜領域の幅の約 1 Z 6だけ成膜粒子束軸 9の近傍より外側 Zに置くのが好ましい。また、 E 1 5は大型の成膜対象基板を 1列に並べて成膜する場合に好適な成膜モニタの位置を示すもので、この場合成膜モニタは成膜領域の外側に匱くのが好ましい。

この実施態様では、成膜モニタの移動可能範囲は成膜領域の成膜粒子束紬近傍を横断して成膜領域の外側に及ぶ範囲としたが、成膜領域の内部のみあるいは外部のみとしてもよい。

また、成膜モニタに形成されるモニタ薄膜の成膜条件が成膜対象基板に形成される薄膜の成膜条件に近似しているのが好ましい。目的とする薄膜の特性にもよるが、たとえば屈折率、密度、電気的特性などの物理特性および膜厚が成膜領域内と近似するモニタ薄膜を得るのが好ましい。

また、成膜モニタは 2つ以上が好ましい。連続して成膜対象基板に成膜する場合、成膜モニタ板には成膜粒子が絶えず成膜され続けている。この場合、成膜条件の変動により、成膜された薄膜の特性、例えば屈折率、密度、電気特性などが変化したときに成膜の監視が不十分になることがある。その場合は少なくとも成膜モニタの一つは予めシャツタ一板などで遮蔽しておき、成膜された薄膜の特性が変化した時にこの成膜モニタをを使用すれば良い。また何時間もの間連続して成膜する場合、モニタ板に成膜された薄膜がそれ自身の重量あるいはそれ自体がもつ内部応力により剥がれることがある。このような場合も同様である。さらに二つ以上の成膜モニタを使用すれば、適当な時間を決めておいて成膜モニタの監視を順次もう一つの成膜モニタに変えていけば安定した成膜の監視が行える様になる。

現在までは、モニタ板に成膜された薄膜に何らかの原因で異常が認められた場合、成膜プロセスを一時中断して再度途中から成膜をやり直さなければならなかつた。この様な成膜やり直しには、その中断時間と中断前の安定した成膜条件にする時間を要し、大きな時間のロスがあった。また成膜途中からのやり直しが可能であればまだ良いが、成膜途中でのプロセス停止は、薄膜の物性、即ち密着性ゃ耐摩耗性などを悪化させ、あるいは光学特性、即ち膜厚、屈折率が所望の特性からずれてしまいロットアウトもしばしばあった。こうしたことも解消できる。

^膜モニタ機構は多量に具備するのは装置が高価になるため好ましくない場合には、少なくとも 2つは成膜モニタ機構を設けて、一つの成膜モニタ機構に対し二つ以上の成膜モニタ板を準備するあるいは一つの成膜モニタ板で成膜される部位を交換できる様にしておけば良い。一つのモニタ機構を使用している間はもう —つの成膜モニタ機構の成膜モニタ板をシャッター板などで遮蔽しておき、適当な時間、成膜を行った後、遮蔽板にしていた成膜モニタ板のシャッターを開け成膜モニタを行いはじめた後、初めに使用していた成膜モニタを遮蔽板にして、成膜モニタ板を交換するあるいは成膜モニタの成膜部位を交換しておく、さらに適当な時間成膜を行った後、またさらに同じことを行い交互に使用していくと非常に都合が良い。もちろんこの場合 2つ以上の成膜モニタの相関関係を厳密にしておく必要がある。

上述のようにモニタ薄膜の成膜条件が成膜対象基板に形成される薄膜に近似するためには、以下の条件を満たしているのが好ましい。

まず、固定された成膜モニタを使用する場合について説明する。

第 1に、成膜モニタの位置と成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度 0を、成膜領域のうち成膜粒子束の発生源までの距離が最も長い点と発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度 0。の 2倍以内とするのが好ましい。図 5にこの様子を示す。図で 0。は、成膜領域から成膜粒子束の発生源までの最長距離を与える成膜領域の外縁の点 3 4と前記発生源を結ぶ直線 3 5と成膜粒子束軸 9のなす角を表わす。円錐面 3 3は、成膜粒子束の発生源に頂点を有し、成膜粒子束軸 9と 2 X 0。の角度を有する直線の集合である。したがつて、成膜モニタの位置の好ましい範囲は、この円錐面 3 3の内側であって、かつ、発生源から成膜領域を見て外側の範囲であるということが言える。なお、成膜粒子束の発生源が点とみなせない広がりを持つ場合や発生源を複数用いる場合は、発生源のあらゆる点を頂点とする上記条件を満たす円錐面のいずれかの内側であって、発生源のいずれの点から見ても成膜領域の外側にある領域に含まれる位置が、成膜モニタの位置として好ましい。この範囲内に成膜モニタを配置すると、これに形成されるモニタ薄膜の膜厚や物理特性（屈折率、均一性、密度、電気特性等）を成膜対象基板に形成される薄膜と近似させることができる。

第 2に、成膜モニタから成膜粒子束の発生源までの距離を、成膜領域と前記発生源までの距離の最短距離の 0. S fき以上であり、かつ、最長距離の 1 . 1倍以下とするのが好ましい。図 6にこの状況を示す。 E^' h , は、成膜粒子束の発生源と成膜領域との間の最短距離を表わし、 h ₂ はを表わす。成膜粒子束の発生源から前記最短距離の 0. 9倍の距¾にある前記発生源を中心とする球面 3 1の面上の各点を、前記最長距の 1 . 1 1. ίにある位置とは前記発生源を中心とする球面 3 2の面上の各点を、それぞれ ^る。したがって、成膜モニタの位置の好ましい範囲は、これら球面 3 1と球 3 2の間の空間で、かつ、前記発生源から成膜領域を見て外側の範囲であるということが言える。なお、成膜粒子束の発生源が点とみなせない広がりを持つ場合や発生源を複数用いる場合は、発生源のいずれかの点から上記距離の条件を満たし、かつ発生源のいずれの点から見ても成膜の外側にある位置が、成膜モニタの位置として好ましい。この範囲内に成膜モータを配置すると、これに形成されるモニタ薄膜の膜厚や物理特性（屈折率、均一性、密度、電気特性等）を成膜対象基板に形成される薄膜と近似させることができる。上述の第 1の条件を同時に満たすのが、さらに好ましい。

第 3に、成膜モニタの位置と成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜モニ夕のモニタ薄膜形成面の法線がなす角度 øを 4 0 ° 以下とするのが好ましく、 3 0 ° 以下とするのがさらに好ましい。モニタ薄膜を形成するときに薄膜の成膜方向（モニタ薄膜形成面の法線方向と一致する。）と成膜粒子の飛翔方向と大きく異なると、いわゆる斜入射析出となり、物理特性などの特性値が成膜領域の成膜粒子束軸近傍の成膜対象基板に形成される薄膜と異なることが多い。ただし、成膜領域の外縁近くの成膜条件と特に一致させたいときは、前記角度を- - 部位における成膜粒子の飛翔方向と薄膜の成膜方向のなす角度に近くするのが好ましい。また、上述の第 1または第 2もしくは両方の条件を同時に満たすのが、さらに好ましい。

次に、成膜モニタが移動可能でる場合については次 0通りである。

第 1に、成膜モニタの位置と成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度 0の変化する範囲の少なくとも一部は、成膜領域のうち成膜粒子束の発生源までの距離が最も長い点と発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度 0 0 の 2倍以内の範囲に含まれるのが好ましい。図 5にこの様子を示す。図で。は、成膜領域から成膜粒子束の発生源までの最長距離を与える成膜領域の外縁の点 3 4と前記発生源を結ぶ直線 3 5と成膜粒子束軸 9のなす角を表わす。円錐面 3 3は、成膜粒子束の発生源に頂点を有し、成膜粒子束軸 9と 2 X 0。の角度を有する直線の集合である。したがって、成膜モニタの位置の好ましい範囲は、この円錐面 3 3の内側であると言える。また、その上、成膜粒子束の発生源からみて成膜領域の外側である位置が、成膜対象基板によって成膜粒子が遮られることがないためさらに好ましい。一方、成膜対象基板列の間隔を大きく取れる場合は、成膜領域の内側がむしろ好ましい。なお、成膜粒子束の発生源が点とみなせない広がりを持つ場合や発生源を複数用いる場合は、発生源のあらゆる点を頂点とする上記条件を満たす円錐面のいずれかの内側が成膜モニタの位置として好ましい。成膜モニタの移動可能範囲の少なくとも一部はこの範囲内に含まれるのが好ましい。この範囲に成膜モニタを移動させて成膜すれば、これに形成されるモニタ薄膜の膜厚や物理特性（屈折率、均一性、密度、電気特性等）を成膜対象基板に形成される薄膜と近似させることができる。

第 2に、成膜モニタから成膜粒子束の発生源までの距離範囲の少なくとも一部は、成膜領域と前記発生源までの距離の最短距離の 0. 9倍以上であり、かつ、最長距離の 1 . 1倍以下の範囲に含まれるのが好ましい。図 6にこの状況を示す。図で 1^ は、成膜粒子束の発生源と成膜領域との間の最短距離を表わし、 h ₂ は最長距離を表わす。成膜粒子束の発生源から前記最短距離の 0. 9倍の距離にある位置とは前記発生源を中心とする球面 3 1の面上の各点を、前記最長距離の 1. 1倍の距離にある位置とは前記発生源を中心とする球面 3 2の面上の各点を、それぞれ意味する。したがって、成膜モニタの位置の好ましい範囲は、これら球面 3 1と球面 3 2の間の空間であると言える。さらに、その上、前記発生源から成膜領域を見て外側の位置が、成膜対象基板によって成膜粒子が遮られることがないためさらに好ましい。一方、成膜対象基板列の間隔を大きく取れる場合は、成膜領域の内側がむしろ好ましい。なお、成膜粒子束の発生源が点とみなせない広がりを持つ場合や発生源を複数用いる場合は、発生源のいずれかの点から上記距離の条件を満たす位置が、成膜モニタの位置として好ましい。この範囲内に成膜モニタを配置されるように移動すると、これに形成されるモニタ薄膜の膜厚や物理特性（屈折率、均一性、密度、電気特性等）を成膜対象基板に形成される薄膜と近似させることができる。上述の第 1の条件を同時に満たすのが、さらに好ましい。

第 3に、成膜モニタの位置と成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜モニ夕のモニタ薄膜形成面の法線がなす角度の変化する範囲の少なくとも一部は 4 0。以下の範囲に含まれるのが好ましく、 3 0 ° 以下の範囲に含まれるのがさらに好ましい。モニタ薄膜を形成するときに薄膜の成膜方向（モニタ薄膜形成面の法線方向と一致する。）と成膜粒子の飛翔方向と大きく異なると、いわゆる斜入射析出となり、物理特性などの特性値が成膜領域の成膜粒子束軸近傍の成膜対象基板に形成される薄膜と異なることが多い。ただし、成膜領域の外縁近くの成膜条件と特に一致させたいときは、前記角度をその部位における成膜粒子の飛翔方向と薄膜の成膜方向のなす角度に近くするのが好ましい。また、上述の第 1または第 2もしくは両方の条件を同時に満たすのが、さらに好ましい。

2つ以上の成膜モニタを有する場合はいずれの成膜モニタも上述の位置関係に存在するように配置させる。好ましく成膜粒子発生源の中心部に対して対称になる位置あるいは 1つの成膜モニタに隣接した位置におくのがよい。

図 1 6は成膜モニタ機構を 2つ有する実施態様である。成膜モニタ 6 0 1と 6 0 2は隣接して存在し共に図 5から図 6に示すモニタ位置範囲内に存在する。また成膜モニタ板の面と成膜粒子発生源との位置関係に関しては 6 0 1と 6 0 2は同一である。

図 1 7は成膜モニタ機構を 2つ有する実施態様である。成膜モニタ 6 0 3と 6 0 4は、成膜対象基板の進行方向と垂直方向の成膜粒子発生源の中心の対称位置に存在しており、両成膜モニタ 6 0 3と 6 0 4で得られる薄膜の情報はほぼ同じである。

図 1 8は、図 1 6と図 1 7を組合せた実施態様である。この様にすると、成膜対象基板の進行方向と垂直な方向で分布ムラが存在する時にこの方向に対して成膜条件にフィ一ドバック制御を加えることも可能になる。たとえば 6 0 5と 6 0 7 で成膜モニタを実施していて、膜厚が 6 0 7よりも 6 0 5の方が厚くなる時、成膜粒子の飛翔を 6 0 7側にする様に制御を加えるといったことである。言い換えると、 6 0 5と 6 0 7で成膜モニタの監視が同じであるように制御をするという方法である。

図 1 9は成膜モニタの遮蔽板（シャツ夕一）を示す実施態様である。 6 0 9がその遮蔽板（シャッター）である。シャッターはできるだけモニタ板に隣接させ、成膜対象基板への成膜粒子の妨げにならないような大きさが好ましい。

図 2 0は成膜モニタ板を複数有する（図中 8 a 8 ί ) 実施態様である。モニタ板の成膜粒子発生源側に 6 1 0が有り、 8 aの位置に相当する部分に穴が設けられている。また、そのさらに成膜粒子発生源側に遮蔽板（シャッター）が設けられている。順次モニタ板 8 aを使用した後モニタ板 8 bを使用するといつた具合にモニタ板を交換していく機構になっている。図 2 1は、モニタ板の移動軌跡が直線でなく円弧である以外は図 2 0と同じである。

図 2 2、図 2 3は成膜モニタが 1枚で、成膜される部位を交換できる実施態様である。成膜モニタが 1枚であり、複数のモニタ板が 1枚のモニタ板の成膜部位が複数存在することに置き換わった以外は図 2 0、図 2 1と同じである。

また、本発明において、成膜領域限定部材とは成膜粒子束の発生源と成膜対象基板の間にあって、成膜粒子束の成膜粒子の飛翔経路を阻害し、この結果成膜対象基板が成膜粒子束にさらされる範囲を限定する機能を有する部材である。成膜領域限定部材としては、図 2に示した補正板 4 (成膜領域の基板進行方向の大きさや形状を限定する板。図 1において成膜領域 2 2 0が糸巻き形になっているのは、半月形の補正板によって成膜領域が限定されているからである。）のような成膜補正板などが用いられる。成膜領域限定部材の成膜粒子束源側には、成膜領域と同等の成膜条件が得られるため、この位置に成膜モニタを設けてモニタ薄膜の膜厚を測定すると、成膜対象基板の薄膜の膜厚との相関がとりやすく好ましい。また、成膜領域限定部材を成膜モニタとし、これに形成されるモニタ薄膜の膜厚を測定してもよい。

本発明において薄膜はどんなものでも良いが、光の反射または透過特性を制御する光学薄膜や、プラスチック基板などの表面の硬度を高めるためのドコート、あるいは絶縁膜や導電性膜などが好ましく用いられる。なかでも、膜厚を精密に制御する必要のある光学薄膜が特に好適な本発明の適用対象である。特に、各種表示装置の反射防止膜は、成膜対象基板が大型のものが多く、好適である。また、本発明においてモニタ薄膜の膜厚の測定方法としては、成膜モニタ板などを成膜粒子束内部に置いてその上に形成された薄膜の膜厚を光干渉法ゃェネルギー吸収法で測定する方法や、モニタ板の機械的共振周波数の変化を測定する方法、また薄膜が電導性を持つ場合にはその電気抵抗を測定する方法などが好ましく用いられる。薄膜が光学薄膜である場合には、測定精度の点で光干渉法が好ましい。

光干渉法による膜厚の測定には、たとえば特定の波長の光をモニタ板に照射し、ここでの光の反射強度や透過強度を測定する方法などが用いられる。これは、薄膜の屈折率と膜厚によつて光の干渉の様子が異なり、光の反射率や透過率が成膜中に周期的に変化することを利用するもので、たとえば、反射光強度の極大や極小をとらえて膜厚を測定する。この場合、膜厚だけでなく屈折率の影響も同時に測定結果に反映されるが、光学薄膜の場合は薄膜の膜厚そのものではなく、薄膜内部の光学的光路長を特定の値にすることを目的とする場合が多く、むしろ好ましい。

光千渉法を用いる場合は、干渉光の強度が膜厚に対して周期的に変化することを利用して成膜プロセスを制御することが好ましく行なわれる。すなわち、薄膜内の光学的光路長（膜厚と屈折率の積に比例する）が測定光の波長； Iの 1 4倍の整数倍のときに干渉光の強度が極値を持っため、この条件が満たされるときに成膜を中止すれば、薄膜内の光学的光路長は測定光の 1ノ4倍の整数倍となることが保証される。したがって、干渉光の強度の絶対値により制御するよりも再現性よく膜厚を測定することができる。

また、薄膜が数 m以上の膜厚を有し光の透過率が低いときは、水晶発振子の機械的共振周波数の変化を測定する方法が好ましく用いられる。

本発明において、成膜粒子束を発生させる成膜プロセスとしては、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングあるいはアブレーションなどが好ましく使用される。

真空蒸着とは、たとえば、真空中で薄膜材料を加熱して蒸発あるいいは昇華させ、その蒸気を比較的低温の成膜対象基板の上に輸送して凝縮、析出させることにより薄膜を形成する方法である。薄膜材料の加熱はたとえば電子線などの荷電粒子線を薄膜材料の表面に照射して行なう。イオンプレーティングとは、たとえば、グロ一放電などのプラズマ中で、電位がバイアスされた成膜対象基板に対して行われる真空蒸着であり、成膜対象基板に対して成膜粒子束発生源の反対の側に電極を置いてプラズマ中で電離したイオン粒子を引き寄せるものである。スパッタリングとは真空雰囲気中でイオン、分子や原子などの高エネルギー粒子線を薄膜材料の表面に照射し、そのエネルギーを薄膜材料の成膜粒子（原子、分子、あるいはそのクラスタ）に直接与え、加熱によらずに真空雰囲気中に放出させるものである。また、アブレーシヨンは同様のエネルギーの供給を光を用いて行なうものである。

これらはいずれも真空中に薄膜の材料粒子を飛翔させる手段であり、成膜粒子源から特定の方向（たとえば成膜粒子束発生源面の法線方向など）を中心とする方向に放射状に広がる成膜粒子束を発生させるものである。この成膜粒子の飛翔の中心となる方向軸を成膜粒子束軸とよぶ。一般に成膜粒子束軸に沿った方向に最も多数の成膜粒子が飛翔し、この軸より離れるほど成膜粒子の数が小さくなり、同時に成膜粒子の持つ運動エネルギーが小さくなる傾向がある。

成膜粒子の持つ運動エネルギーは、成膜対象基板に形成される薄膜の屈折率などの特性に影響を及ぼす場合が多い。一般に成膜粒子の運動エネルギーが高いほど、屈折率が高く均質な薄膜が形成される。また、成膜粒子の飛翔方向が成膜対象基板上の薄膜の形成方向、すなわち基板面の法線方向に近いほど形成される薄膜の屈折率が高くなる。したがって、成膜領域の中央部（成膜粒子束軸近傍）において形成される薄膜は屈折率が高く、成膜領域の外縁に近づくほど屈折率が低くなる。同時に上述のように成膜粒子の数も少なくなるので膜厚も薄くなる。本発明において、成膜プロセスを制御する方法としては、

( 1 ) 成膜対象基板または成膜対象基板群が成膜粒子束にさらされる範囲の成膜対象基板の進行方向の長さを制御する方法、

( 2 ) 成膜対象基板または成膜対象基板群が成膜粒子束にさらされる範囲を通過する時間により制御する方法、 ( 3 ) 成膜対象基板または成膜対象- '群が成膜子束にさらされる ' '-単位時間当たりに到達する成膜粒子量に ¾御する .，去、

( 4 ) 成膜対象基板または成膜対象 ¾ の表面温度により制御する方^、などがある。

まず（1 ) の方法を用いた成膜プロセスの制御について説明する。成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚は、基本的に基板の表面に達する成膜粒子束の単位時間当たりの成膜粒子数と、その表面が成膜領域にある時間の積に比例する。したがって、成膜領域の基板の進行方向の大きさを調整することによって、成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚を制御することができる。

ただ、成膜対象基板を成膜領域を移動させながら成膜するため、成膜対象基板の同一の表面の部位が成膜粒子束を横切りながら成膜される。上述のように成膜粒子束内部でも、成膜粒子束軸近傍と周辺では成膜粒子の数などの条件が異なる。したがって、成膜対象基板の中でも成膜中に成膜粒子束軸の近傍を通過する部位と周辺部のみを通過する部位とでは、同じ時間だけ成膜領域にさらされていても同一の膜厚あるいは物理特性が異なるものとなる。そのため、図 1に示した成膜領域 2 0のように、成膜領域の形状は一般に糸巻き型にするのが好ましい。そのために、半月状の形状をした補正板を成膜粒子の飛翔経路に置くことによって、成膜領域の形状を基板の進行方向に弧をなす糸巻き状の形状に補正- ることが好ましく行なわれる。なお、この補正板は、たとえば、まずいわゆ則（成膜膜厚が、成膜粒子の飛翔方向と成膜粒子束軸のなす角度の余弦のたは 4乗に比例するという法則）に基づいて製作し、これを用いて満足なよび屈折率の分布を得るまで成膜の実験をくり返し、最終的な形状を決定 "§ などして製作する。また、この補正板を上下または基板の進行方向に移動させることに薄膜の膜厚を制御することも好ましく行なわれる。

次に（2 ) の方法を用いた成膜プロセスの制御について説明する。： , 体的には、成膜対象基板の移動速度を成膜モニタに成膜される膜厚に応、変化させることである。これは、（1 ) の方法と同様に、成膜対象基板の表面が成膜粒子束にさらされる時間の長さを制御するものである。一般に成膜源から飛翔する成膜粒子量あるいはその運動エネルギーは、真空容器の状態すなわち真空度、容器の汚れ状態、投入する基板からの脱ガス効果により変化する。そのため、それらによる成膜の変動を移動速度により薄膜が均一につけられるように、モニタ膜厚の変化（すなわち成膜速度）を監視しながら変化させる。たとえば成膜速度が速ければ、移動速度を速くし、逆に成膜速度が遅ければ、移動速度も遅くするといった制御が好ましく行なわれる。

次に（3 ) の方法を用いた成膜プロセスの制御について説明する。これは膜厚モニタにおける監視膜厚に応じて、発生源に投入するエネルギーを調節する方法である。これにより、成膜領域に達する単位時間当たりの成膜粒子数や成膜粒子のエネルギーを制御することができる。たとえば、薄膜材料の成膜粒子発生部位に電子銃によってエネルギーを与える場合、成膜速度が速ければ、電子銃のフィラメン卜電流を小さくし、成膜速度が遅ければ、電子銃のフィラメント電流を大きくするといつた方法により、成膜プロセスを制御することができる。この方法の場合、モニタ薄膜の膜厚を測定することによってプロセスのフィ一ドバック制御を行なうことができる。

次に（4 ) の方法を用いた成膜プロセスの制御について説明する。成膜領域に達する成膜粒子の数が同じでも、成膜対象基板の表面温度が高いと成膜速度が高く、かつ形成される薄膜の屈折率が高くなる。この性質を利用して、成膜対象基板の表面温度により成膜速度や屈折率などの成膜プロセスの制御を行なうことができる。

また、成膜モニタのモニタ薄膜の膜厚を監視することにより、成膜プロセスの成膜速度を測定し、得られた成膜速度に基づいて成膜プロセスを制御するのが好ましい。発明者らの知見によると、成膜速度が、形成される薄膜の物理特性と相関関係を持つ場合が少なくない。たとえば、 T i 0 ₂ の成膜においては、 T i 0 2 は成膜粒子束の発生源において溶融状態で T i ₃ 0 ₅ となり真空中に飛翔し、飛翔中もしくは基板上で 0 ₂ と酸化還元反応を起こして T i 0 ₂ 膜を形成する。こうした酸化還元反応は、 T i ₃ 0 ₅ 粒子がもつ運動エネルギーにより大きく影響を受ける。成膜粒子の運動エネルギーは、成膜粒子の飛翔速度と一対一の対応関係を有する物理量であり、成膜速度と強い相関関係を持つ。本発明者らは、こういった膜の成膜には、成膜速度を制御することによって好ましい物理特性を持つ薄膜を形成できることを見出した。たとえば、特定の成膜速度のときに吸収がなく、屈折率の高い薄膜を形成できる場合がある。このような場合は、成膜速度を最適値に安定化するのが好ましい。また、成膜速度を周期的に変化させることによって、薄膜の物理特性に周期的な変化を与えることができる場合もある。このように、成膜速度により物理特性を制御できる薄膜材料物質として、最近 L C D等で用いられている I T O (ィンジィゥム錫酸化物）、 S n 0 ₂ 、 I n ₂ 0 ₃ などが好ましく用いられる。

以下実施例を挙げて説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。まず、固定された成膜モニタを使用する場合について説明する。

実施例 1

成膜モニタ板を図 1に示した位置に配置してモニタ薄膜の膜厚を測定しながら成膜対象基板群に薄膜を形成し、薄膜つき基板を製造した。この薄膜つき基板は表示装置の反射防止フィルタ一として用いるもので、薄膜は光学薄膜であり、厳しい膜厚管理が必要なものである。

成膜プロセスは真空蒸着で、成膜 ¾象基板の素材には透明なプラスチックを用いた。成膜領域の幅は l mとした。

成膜モニタ板と成膜粒子束の発生源との距離は、成膜領域と前記発生源の最短距離と最長距離の間の距離とし、成膜モニタ板の法線方向と、成膜モニタ板の位置での成膜粒子の飛翔方向を一致させた。また、成膜モニタ板に形成されたモニタ薄膜の膜厚測定には光干渉式のものを用いた。

成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t J と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t _m との相関関係は、成膜対象基板群が成膜領域を通過する数を nとすると、 t _m = 0 . 8 x t i x n

となる。この関係を利用して成膜を行なった。この位置に成膜モニタ板を設けることにより、成膜対象基板に形成される薄膜と近似した好適な条件でモニタ薄膜を形成することができた。

成膜対象基板群としては、

( 1 ) 2 6 0 X 3 3 O m mの成膜対象基板を 3枚並べたもの、

( 2 ) 3 1 0 X 3 8 O m mの成膜対象基板を 3枚並べたもの、 (3) 380 x 45 Ommの成膜対象基板を 2枚並べたもの、

(4) 400 x 950 mmの成膜対象基板 1枚、のいずれの構成でも可能であり、このほかの構成への変更も簡単であった。

比較例 1

成膜モニタ板の位置を図 7および図 8に示した位置に配置したこと以外は実施例 1と同じ条件で、モニタ薄膜の膜厚を測定しながら成膜対象基板群に薄膜を形成し、薄膜つき基板を製造した。

成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t , と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t „, との相関関係は、成膜対象基板群が成膜領域を通過する数を nとすると、 t _m = 0. 4 x t！ x n

となる。この関係を利用して成膜を行なった。このように、この位置に成膜モニタを設けたため、成膜対象基板などに遮られるなどの理由により成膜モニタに達する成膜粒子が少なくなり、モニタ薄膜の膜厚が薄くなつた。これは、成膜対象基板と同等の成膜条件とは言えない。

成膜対象基板群としては、

(1) 260 X 330mmの成膜対象基板を 2枚並べたもの、

(2) 260 x 330mmと 310 x 380 mmの成膜対象基板を 1枚ずつ並べたもの、

(3) 260 x 330 mmと 380 x450 mmの成膜対象基板を 1枚ずつ並べたもの、

のいずれかの構成以外は成膜モニタ板の位置の制約により不可能であった。このため、 260 x 330mmの薄膜つき基板の生産性は実施例 1の 2ノ 3で、 310 x 380mmのものや 380 x450 mmのものを生産するときは、 26 0 x 330 mmのものと組み合わせなければならなかった。単独で生産した場合は、生産性はそれぞれ実施例 1の 1Z3および 1Z2となった。

実施例 2

成膜モニタ板を図 3に示した位置に配置してモニタ薄膜の膜厚を測定しながらテープ状の成膜対象基板に薄膜を形成し、薄膜つき基板を製造した。この薄膜つき基板も表示装置の反射防止フィルターとして用いるもので、薄膜は光学薄膜であり、厳しい膜厚管理が必要なものである。

成膜プロセスは真空蒸着で、成膜対象基板の素材には透明なプラスチックフィルムを用いた。成膜領域の幅は 1 mとした。

成膜モニタ板と成膜粒子束の発生源との距離は、成膜領域と前記発生源の最短距離の 0 . 9倍の距離とし、成膜モニタ板の法線方向と、成膜モニタ板の位置での成膜粒子の飛翔方向を一致させた。また、成膜モニタ板に形成されたモニタ薄膜の膜厚測定には光干渉式のものを用いた。

成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t , と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t _m との相関関係は、成膜対象基板の中央部が成膜領域を通過する時間と総成膜時間の比を nとすると、

t _m = 1 . 1 x t ！ x n

となる。この関係を利用して成膜を行なった。

成膜対象基板の幅は 9 0 O m mとした。テープ幅は 9 5 O m m以下ならばどのような幅でもよく、 4 5 O m m以下ならば 2枚並べて成膜対象基板群を形成することも可能であった。

次に、成膜モニタが移動可能である場合について説明する。

実施例 3

成膜モニタを図 1 0および図 1 1に示すように成膜粒子束内部を移動可能として様々な寸法の成膜対象基板に薄膜を形成し、成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定しながら成膜対象基板群に薄膜を形成し、薄膜つき基板を製造した。この薄膜つき基板は表示装置の反射防止フィルタ一として用いるもので、薄膜は光学薄膜であり、厳しい膜厚管理が必要なものである。

成膜プロセスは真空蒸着で、成膜対象基板の素材には透明なプラスチックを用いた。成膜領域の幅は 1 mとした。

成膜モニタ板と成膜粒子束の発生源との距離範囲は、成膜領域と前記発生源の最短距離と最長距離の間の距離とし、成膜モニタ板の法線方向と、成膜モニタ板の位置での成膜粒子の飛翔方向を一致させた。また、成膜モニタ板に形成されたモニタ薄膜の膜厚測定には光干渉式のものを用いた。

以下の 4種類の塲合についてそれぞれ成膜対象基板に薄膜を形成した。 (1) 図 12のように 31 0 x 380 mmの成膜対象基板を 2列に並べた構成で薄膜つき基板を製造した。このとき、図 12に示す Yの位置に成膜モニタを移動させて膜厚測定を行なった。

成膜モニタが Yの位置にあるとき、成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t！と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t_m との相関関係は、成膜対象基板群が成膜領域を通過する数を nとすると、

t„, = 0. 4 X t！ x nとなった。この関係を利用して成膜を行なった。この位置に成膜モニタ板を移動させることにより、モニタ膜厚の測定結果に基づく成膜プロセスの制御を行なうことができた。

(2) 図 1 3のように 260 x 330mmと 310 x 380 mmの成膜対象基板を各 1列づっ並べた構成で薄膜つき基板を製造した。この時、図 1 3に示す成膜モニタを Xの位置に移動させて膜厚測定を行なった。

成膜モニタが Xの位置にあるとき、成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t！と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t _m との相関関係は、成膜対象基板群が成膜領域を通過する数を nとすると、

t _m = 0. 35 x t , xnとなった。この関係を利用して成膜を行なった。この位置に成膜モニタ板を移動させることにより、モニタ膜厚の測定結果に基づく成膜プロセスの制御を行なうことができた。

(3) 図 14のように 200 x 330 mmの成膜対象基板を 3列に並べた構成でで薄膜つき基板を製造した。この時、図 14に示す成膜モニタを Zの位置に移動させて膜厚測定を行なった。

成膜モニタが Zの位置にあるとき、成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t：と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t_m との相関関係は、成膜対象基板群が成膜領域を通過する数を nとすると、

t _m = 0. 32 x t i x nとなった。この関係を利用して成膜を行なった。この位置に成膜モニタ板を設けることにより、モニタ膜厚の測定結果に基づく成膜プロセスの制御を行なうことができた。

(4) 図 15のように 400 x 900 mmの成膜対象基板を 1列に並べた構成で薄膜つき基板を製造した。この時、図 1 5に示す成膜モニタを Wの位置に移動させて膜厚測定を行なった。

成膜モニタが Wの位置にあるとき、成膜対象基板に形成される薄膜の膜厚 t ！と成膜完了時のモニタ薄膜の膜厚 t _m との相関関係は、成膜対象基板群が成膜領域を通過する数を nとすると、

t _m = 0 . 8 0 x t i x nとなった。この関係を利用して成膜を行なった。この位置に成膜モニタ板を設けることにより、成膜対象基板に形成される薄膜と近似した好適な条件でモニタ薄膜を形成することができた。

産業上の利用分野

本発明は、反射防止フィルター、干渉フィルター、ハーフミラー、各種バンドパスフィルターなどの光学フィルター用光学薄膜および各種表示装置の反射防止膜類あるいは各種半導体、光ディスクなどで用いられる各種薄膜つき基板の製造方法および製造装置に関する。

本発明の薄膜つき基板の製造方法及び製造装置によれば、大型の成膜対象基板に薄膜を形成する場合でも、より小さな製造設備を用いて薄膜および薄膜つき基板を製造することができる。

本発明の薄膜つき基板の製造方法及び製造装置によれば、大型の成膜対象基板に薄膜を形成する場合でも、成膜対象基板の配置の自由度を高くすることができ、薄膜つき基板の製造工程の生産性を高めることができる。

本発明の薄膜つき基板の製造方法及び製造装置によれば、大型のテープ状の成膜対象基板に薄膜を形成する場合でも、より小さな製造設備を用いて薄膜および薄膜つき基板を製造することができる。

本発明の薄膜つき基板の製造方法及び製造装置によれば、成膜対象基板に形成される薄膜と近似した特性の成膜モニタに形成されるモニタ薄膜を得られるため、膜厚の制御を精密に行なうことができる。

本発明の薄膜つき基板の製造方法及び製造装置によれば、成膜モニタに形成されるモニタ薄膜での成膜速度に基づいて成膜プロセスを制御するので薄膜の物理特性の制御を精密に行なうことができる。

本発明の薄膜つき基板の製造方法及び製造装置によれば、成膜対象基板がテープ状の連続基板であつても、超薄膜の安定した精密制御が可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板が該成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徵とする薄膜つき基板の製造方法。

2 . 成膜対象基板を移動させながら成膜領域限定部材により成膜粒子の到達範囲を限定された成膜粒子束にさらし、該成膜領域限定部材の該成膜粒子束の発生源側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

3 . 列をなす成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板の列の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

4 . 複数の列をなす成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板が該成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

5 . 成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束の外縁部であって該成膜粒子束の発生源から前記成膜対象基板に至る成膜粒子の飛翔経路を妨げない位置に設けられた成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

6 . 前記成膜対象基板の短辺が 2 0 c m以上であることを特徵とする請求の範囲 1 ~ 5のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

7 . 成膜対象基板ロールから成膜対象基板を巻き出しながら成膜粒子束にさらし、該成膜対象基板が該成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モ二夕に形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、前記モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

8 . 前記成膜対象基板の幅が 2 0 c m以上であることを特徴とする請求の範囲 7に記載の薄膜つき基板の製造方法。

9 . 前記成膜モニタから前記成膜粒子束の発生源までの距離を、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲から前記発生源までの最短距離の 0 . 9 倍以上であり、かつ、最長距離の 1 . 1倍以下とすることを特徴とする請求の範囲 1 ~ 8のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

1 0 . 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度を、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲のうち前記発生源から最遠の点と前記発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度の 2倍以下とすることを特徴とする請求の範囲 1〜9のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

1 1 . 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および前記成膜モニタのモニタ薄膜形成面の法線がなす角度を 4 0 ° 以下とすることを特徴とする請求の範囲 1〜 1 0のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

1 2 . 成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

1 3 . 成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束にさらされる領域内かつ前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

1 4 . 成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の内側を移動可能な成膜モニタに形成されたモ二夕薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

1 5 . 複数の列をなす成膜対象基板を移動させながら成膜粒子束にさらし、該成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能な成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚を測定し、該モニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする薄膜つき基板の製造方法。

1 6 . 前記成膜対象基板の短辺が 2 0 c m以上であることを特徴とする請求の範囲 1 2 ~ 1 5のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

1 7 . 前記成膜モニタから前記成膜粒子束の発生源までの距離範囲の少なくとも一部は、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲から前記発生源までの最短距離の 0 . 9倍以上であり、かつ最長距離の 1 . 1倍以下の範囲に含まれることを特徴とする請求の範囲 1 2〜1 6のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

1 8 . 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度範囲の少なくとも一部は、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲のうち前記発生源から最遠の点と前記発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度の 2倍以下の範囲に含まれることを特徴とする請求の範囲 1 2、 1 3、 1 5 ~ 1 7のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

1 9 . 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および前記成膜モニタのモニタ薄膜形成面の法線がなす角度範囲の少なくとも一部は、 4 0 ° 以下の範囲に含まれることを特徴とする請求の範囲 1 2〜1 8のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 0 . 複数の成膜モニタを順次交換しながら前記複数の成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする請求の範囲 1〜1 9のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 1 . 前記成膜対象基板または前記成膜対象基板群が前記成膜粒子束にさらされる範囲の前記成膜対象基板の進行方向の長さを調節することにより、前記成膜プ口セスを制御することを特徵とする請求の範囲 1 ~ 2 0のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 2 . 前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲を移動する速度により前記成膜プロセスを制御することを特徴とする請求の範囲 1〜2 1のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 3 . 前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲に単位時間当たりに到達する成膜粒子量により前記成膜プロセスを制御することを特徵とする請求の範囲 1〜 2 2のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 4. 前記成膜対象基板の表面温度により前記成膜プロセスを制御することを特徵とする請求の範囲 1〜 2 3のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 5 . 前記モニタ薄膜の膜厚に基づいて前記成膜プロセスの成膜速度を測定し、該成膜速度に基づいて前記成膜プロセスを制御することを特徵とする請求の範囲：!〜 2 4のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 6 . 前記成膜速度が一定になるように前記成膜プロセスを制御することを特徴とする請求の範囲 2 5に記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 7 . 前記成膜プロセスは真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングおよびアブレーシヨンのうちのいずれかであることを特徴とする請求の範囲 1〜 2 6のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 8 . 前記薄膜つき基板は、表示装置の表面反射防止フィルター基板であることを特徴とする請求の範囲 1〜2 7のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。

2 9 . 成膜粒子束発生源と、該成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる部位を通過するように成膜対象基板を移動させる成膜対象基板移動手段と、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタとを備えてなることを特徵とする薄膜つき基板の製造装置。

3 0. 成膜粒子束発生源と、該成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる部位を通過するように成膜対象基板群を移動させる成膜対象基板群移動手段と、前記成膜対象基板群が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタとを備えてなることを特徴とする薄膜つき基板の製造装置。

3 1 . 成膜粒子束発生源と、前記成膜粒子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる部位を通過するようにテープ状の成膜対象基板を移動させるテ一プ状成膜対象基板移動手段と、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲の外側に設けられた成膜モニタとを備えてなることを特徵とする薄膜つき ' 基板の製造装置。

3 2 . 前記成膜モニタから前記成膜拉子束の発生源までの距離が、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範 aから前記発生源までの最短距離の 0 . 9 倍以上、かつ、最長距雜の 1 . 1倍以下であることを特徴とする請求の範囲 2 9 〜3 1のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

3 3 . 前記成膜モニタの位置と前記成腠粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度が、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲のうち前記発生源から最遠の点と前記発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度の 2倍以下であることを特徴とする請求の範囲 2 9〜3 1のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

3 4 . 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および前記成膜モニタのモニタ薄膜形成面の法線がなす角度が 4 0 ° 以下であることを特徴とする請求の範囲 2 9〜3 1のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

3 5 . 成膜粒子束発生源と、該成膜拉子束発生源により発生させられた成膜粒子束にさらされる領域を通過するように成膜対象基板を移動させる成膜対象基板移動手段と、前記成膜粒子束にさらされる領域内を移動可能な成膜モニタを備えてなることを特徴とする薄膜つき基板の製造装匱。

3 6. 前記成膜モニタから前記成膜粒子束の発生源までの距離範囲の少なくとも一部が、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲から前記発生源までの最短距離の 0 . 9倍以上、かつ最長拒離の 1. 1倍以下の範囲に含まれることを特徴とする請求の範囲 3 5に記載の薄膜つき基板の製造装置。

3 7. 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸がなす角度範囲の少なくとも一部が、前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲のうち前記発生源から最遠の点と前記発生源とを結ぶ直線および成膜粒子束軸のなす角度の 2倍以下の範囲に含まれることを特徵とする請求の範囲 3 5に記載の薄膜つき基板の製造装置。

3 8 . 前記成膜モニタの位置と前記成膜粒子束の発生源とを結ぶ直線および前記成膜モニタのモニタ薄膜形成面の法線がなす角度範囲の少なくとも一部が、 4 0 ° 以下の範囲に含まれることを特徴とする請求の範囲 3 5に記載の薄膜つき基板の製造装置。

39. 複数の成膜モニタと、前記複数の成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成する手段を備えてなることを特徴とする請求の範囲 29, 30, S 1, 35のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

40. 複数の成膜モニタを順次交換する手段と前記複数の成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成する手段を備えてなることを特徴とする請求の範囲 29, 30, 31, 35のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

41. 前記成膜対象基板または前記成膜対象基板群が前記成膜粒子束にさらされる範囲の前記成膜対象基板の進行方向の長さを調節することにより、前記成膜プ口セスを制御する手段を備えてなることを特徴とする請求の範囲 29, 30, 3 1, 35のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

42. 前記成膜対象基板が前記成膜粒子束にさらされる範囲を移動する速度により前記成膜プロセスを制御する手段を傭えてなることを特徵とする請求の範囲 2 9, 30, 31, 35のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

43. 前記成膜対象基板が前記成膜粒束にさらされる範囲に単位時間当たりに到達する成膜粒子量により前記成膜プロセスを制御する手段を傭えてなることを特徵とする請求の範囲 29， 30, 31, 35のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造装置。

44. 請求の範囲 1〜 28のいずれかに記載の寧膜つき基板の製造方法により製造された薄膜つき基板。

45. 複数の成膜モニタと、前記複数の成膜モニタに形成されたモニタ薄膜の膜厚に基づいて成膜プロセスを制御しながら薄膜を形成することを特徴とする請求の範囲 1〜 19のいずれかに記載の薄膜つき基板の製造方法。