JP2003202404A - 薄膜形成方法及び装置 - Google Patents
薄膜形成方法及び装置Info
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Abstract
に再現性よく自動的に形成することを可能にする薄膜形
成方法及び装置を提供する。 【解決手段】 蒸着原料4を電子銃3によって蒸発させ
て、コートドーム2に保持したレンズ2aに反射防止膜
を堆積させる。光学式膜厚計10によって時々刻々測定
される透過又は反射の光量値が理論的に求めた基準光量
値を格納する基準光量値データ格納手段に格納されてい
る基準光量値に近似又は等しくなるように、電子銃3に
印加する電力を制御する。
Description
はガラス素材等の表面上に薄膜を形成する方法及び装置
にかかり、特に、光学的性質の一定した薄膜を再現性良
く且つ短時間で形成可能であり、眼鏡レンズに反射防止
膜を形成する際等に好ましく用いられるものに関する。
て、時々刻々変化する光学膜厚に一義的に依存する計測
量が基準計測量になるように飛翔させる成膜材料の量を
制御することによって、光学的性質の一定した薄膜を安
定して、大量に再現性よく自動的に形成する方法は知ら
れている。その例として、特開2001−115260
号公報には、薄膜が形成された被成膜体に所定の光を照
射したときの透過又は反射光量が、前記薄膜の屈折率及
び膜厚に依存することを利用して前記薄膜の光量を測定
する光学式膜厚計を用い、成膜過程において、前記光学
式膜厚計によって時々刻々測定される透過又は反射光量
値が基準光量値に近似又は等しくなるように、飛翔させ
る成膜材料の量を制御する方法が提案されている。
る方法は、特開2001−115260号公報の段落番
号[0029]〜[0031]にも記載されているよう
に、装置の種々の条件が良好な場合は電子銃への電力を
一定にするだけで良い場合もあるが、熟練者の経験とカ
ンによって種々の条件を制御する必要がある場合も少な
くなく、煩わしいものであった。
防止膜は、商品化のために反射防止特性のみならず、フ
ァッション的視点から、反射防止膜の反射色を考慮する
必要がある。そのため、干渉色設定者が選んだ設定波長
にて色設定したあと、設定者は、実際にかかる波長にて
膜を施して部材の反射色を肉眼で確かめる。その結果、
反射色に色修正がある場合には、設定者は、先に設定し
た波長、即ち光学式膜厚計にあるフイルタ−を変更し
て、所望の反射色が得られるまで、反射防止膜を施す作
業を繰り返していた。この場合には、所望の反射色が得
られたときの基準光量値デ−タを得る必要があり、非常
に試行錯誤的な繁雑な作業を繰り返す必要があった。
に及ぶ。そして、これらの反射防止膜の設定波長は同一
ではない場合が多いため、生産ラインでは、光学式膜厚
計にあるフィルタ−は装置間ごとに異なる場合がある。
このため、ある特定の反射防止膜を生産ラインにあるす
べての薄膜装置で施すこととなった場合、光学式膜厚計
にあるフイルタ−に適合した基準光量値デ−タを実測で
測定する煩わしさが発生する可能性があった。
されたものであり、その目的は、先に設定した薄膜の設
計波長を変更した場合において、例えば、装置間におい
て光学式膜厚計にあるフイルタ−が異なる場合において
も、容易にこれらの基準光量値デ−タを得る薄膜の形成
方法及びその装置を得ることにある。
段により解決した。成膜材料を飛翔させて被成膜体表面
に堆積させて薄膜を形成する際に、成膜過程の薄膜を光
学式膜厚計で測定し、この光学式膜厚計で時々刻々測定
される測定光量があらかじめて求めてある基準光量値に
近似もしくは等しくなるように飛翔させる成膜材料の量
を制御することにより所望の薄膜を形成する薄膜形成方
法において、前記基準光量値として、前記光学式膜厚計
を用いて形成目的とする薄膜を試験成膜していくつかの
波長に対する前記薄膜の屈折率を求め、これら屈折率か
ら理論的計算によって任意の波長毎に求めた基準光量値
を用いることによって、任意の所望波長に対して所望の
光学的膜厚を有する薄膜を形成することを特徴とする薄
膜形成方法。ただし、 A.前記光学式膜厚計は、薄膜が形成された被成膜体に
所定の光を照射したときの所定波長の透過光又は反射光
の光量が少なくとも前記薄膜の膜厚と屈折率とに依存す
ることを利用し、前記透過光又は反射光の光量を測定す
ることにより前記薄膜の膜厚を測定する光学式膜厚計で
ある。 B.前記成膜過程においては、前記被成膜体表面に既に
堆積された薄膜の膜厚に依存して変化する前記透過光又
は反射光の光量もしくは光量の変化量を前記光学式膜厚
計で時々刻々測定する。 C.前記基準光量値は、目的とする成膜が行われるとき
に前記光学式膜厚計で時々刻々測定される光量値又は光
量値変化量値のデータの集合である。
かる薄膜形成装置の構成を示す図である。以下図1を参
照にしながら、一実施の形態を説明する。なお、この実
施の形態は、被成膜体たるプラスチック製の眼鏡レンズ
に薄膜たる反射防止膜を形成する場合に本発明を適用し
た例である。
1内には、上部にコートドーム2が設置され、下部に、
電子銃3、ルツボ4及びシャッター5等が設けられてい
る。また、コートドーム2の近傍には、コートドーム2
に保持された被成膜体であるレンズ2aの温度を計測す
るための基板温度計6が設けられ、さらに、真空チャン
バー1内の真空度を計測するための真空計7及び真空チ
ャンバー1内を排気するための排気ユニット8が設けら
れている。また、コートドーム2に保持されたレンズ2
aを加熱するためのハロゲンヒータ9が設けられてい
る。
光学式膜厚計10が設けられている。該光学式膜厚計1
0は膜厚モニター11を介して制御装置12に接続され
ている。制御装置12には、基準光量値データ格納手段
13や入力手段12aが接続され、さらに、上述の電子
銃3、シャッター5、基板温度計6、真空計7、排気ユ
ニット8及びハロゲンヒータ9が電気的に接続されてお
り、制御装置12は、これらと情報交換しながら各種の
制御を行う。
報に基づいて真空排気ユニット8を制御し、真空チャン
バー1内を所定の真空度にする。また、制御装置12
は、基板温度計6の情報に基づいてハロゲンヒーター9
を制御して被成膜体であるレンズ2aを所定の温度にす
る。そして、制御装置12は、上記光学式膜厚計10で
測定される上記モニターガラス2bに形成された薄膜の
時々刻々の光学膜厚に依存する時々刻々の光量値が、基
準光量値データ格納手段に格納されている値と等しくな
るように、電子銃3に印加する電力(電流及び/又は電
圧)を制御する。
るレンズ2aに薄膜である反射防止膜等が蒸着されるよ
うに、レンズ2aを保持する保持手段である。複数のレ
ンズ2aが同時に蒸着できるよう、円形をしており、全
てのレンズが同一品質の反射防止膜になるようにコ−ト
ド−ムは曲率を有している。
質(原料)4aを該蒸着物質(原料)4aの溶融温度まで加
熱することにより、蒸発させて、レンズ2a及びモニタ
−ガラス2bに蒸着物質(原料)を蒸着・堆積させて薄膜
を形成する。
に用いられる公知の容器である。電子銃3による蒸着物
質の加熱により、蒸着物質が突沸しないように、ルツボ
4は冷却されるか、材質として、熱伝導率が高い物質が
好ましく用いられる。
き、または終了するときに閉じるもので、薄膜の制御を
行いやすくするものである。ハロゲンヒ−タ−9は、レ
ンズ2aに蒸着される薄膜の密着性などの物性を出すた
め、レンズ2aを適切な温度に加熱する加熱手段であ
る。
成した透明基体に光を照射すると、薄膜表面からの反射
光と透明基体表面からの反射光とが両者の位相差によっ
て干渉をおこす現象を利用したものである。すなわち、
上記位相差が薄膜の屈折率及び光学膜厚によって変化
し、干渉の状態が変化して反射光の光量が薄膜の屈折率
及び光学膜厚に依存して変化する。なお、反射光が変化
すれば必然的に透過光も変化するので、透過光の光量を
計測することによっても同様のことができるが、以下で
は反射光を用いた場合を説明する。
膜を形成していく場合における反射光量の変化を示す図
である。図の縦軸が光量(相対値:単位;%)であり、
横軸が蒸着時間である。蒸着する薄膜の物理的膜厚が厚
い場合には、光量は、薄膜の屈折率が一定の条件下、物
理的膜厚が増すにしたがって、周期的に増減を繰り返
す。この薄膜の屈折率と、薄膜の物理的膜厚に一義的に
対応する光量の変化を利用すれば、一義的に薄膜の測定
及び/又は制御ができる。この場合、各周期における極
大値と極小値との差を伸び量という。一般的には、伸び
量l1,l2,l3…は、互いに必ずしも一致しない場合
がある。
することから、実際の制御は、伸び量の全領域を用い
ず、その一部を利用することが一般的である。図3は伸
び量のうちで制御に利用する領域を示した図である。図
3に示したように、光量値の最小が20%、最大が70
%であって、伸び量が50%である場合には、例えば、
上下の5%の領域は用いず、光量値が25%〜65%の
領域部分を利用して制御を行うようにする。
照しながら説明する。光学膜厚計は、基本的に、投光ラ
ンプ(101)、反射鏡A(102)、モニタガラス(2b)、
反射鏡B(103)、フィルタ(105)、受光センサ−(10
6)、膜厚計本体(11)、ペンレコ−ダ(107)より構成
されている。
b)面上に形成される薄膜の膜厚の変化に伴い、モニタ
ガラス(2b)における反射率光量が変化し、さらには光
量が変化するが、かかる光量の変化を測定するために必
要な光源である。この投光ランプ(101)から発せられ
る光は放射強度スペクトルを持っているが、正確な光量
を求めるために、分光計にて、かかる放射強度スペクト
ルを波長ごとに分析することができる。また、放射強度
スペクトルが、波長の変化に対し連続的で、大きな変化
がないとすれば、光学膜厚計で測定される光量は、後述
するように、相対的な光強度を意味することから、分光
計にて、かかる放射強度スペクトルを波長ごとに分析を
行わなくても光量測定が可能である。
プ(101)から発せられる入射光を反射してモニタガラ
ス(2b)に導くために用いられる。反射鏡A(102)の
反射の程度は、特に限定されないが、光量計算の容易さ
を考慮すると、投光ランプ(101)から発せられる入射
光を全て反射させるものが好ましい。
の下面上に蒸着試料が蒸着し、成膜される位置に設けら
れている。モニタガラスの下面上に、蒸着試料が成膜さ
れると、成膜の膜厚の変化によって、前記反射鏡A(10
2)から入射してくる光の反射量が変化する。かかる反
射量の変化を利用して光量を求める。モニタガラス(10
2)の厚みは可干渉性が起こらない程度の厚さが好まし
い。モニタガラスの素材は特に限定されないが、屈折率
が判明しているガラス素材が好ましく用いられ、二酸化
ケイ素からなるガラス素材が特に好ましく用いられる。
より求めることができる。かかる測定は、モニタ−ガラ
スは通常、真空中の蒸着装置内にあることから、モニタ
ガラスの屈折率は、真空中で測定することが好ましい
が、真空中及び大気中でモニタガラスの屈折率を測定す
る差異は、光量を求める上では、値に大きな影響を受け
ないことから大気中でモニタガラスの屈折率を測定する
ことも可能である。
で反射された光をさらに受光センサ−(106)に導くた
めに設けられたもので、反射鏡A(102)と同様、モニ
タガラス(2b)から発せられる入射光を全て反射させる
ものが好ましい。
入射される光に関し、ある特定波長の範囲の光を選択透
過させるために用いられるもので、通常、種々の所望の
フィルタに取り替えることが可能である。多品種の反射
防止膜を量産する工場では、多数の蒸着装置が設置さ
れ、前記フィルタ(105)は、施そうとする反射防止膜
の設計波長に適合したものが、蒸着装置に取り付けられ
ている。従って、多品種の反射防止膜を量産する工場で
は、蒸着装置において同一のフィルタが取り付けられて
いないことが多い。
ルをもつ。即ち、ある特定波長の範囲の光をどのように
透過するのかは、そのフィルタの特性である。かかる透
過スペクトルは、分光計で測定することが可能であり、
分光計で測定したスペクトル値を、基準光量デ−タを算
出する際に用いる。しかし、計算の簡易化のために、以
下に記載する正規分布関数で代用しても良い。
5)によって透過された光を正確に感知できるものが好
ましく、受光センサ−(106)に達した光の強さは、フ
ィルタ−(105)を通過した波長ごとの光強度の和によ
って知ることができる。
が感知した光強度を相対的な数値(%表記)に変換す
る。たとえば、モニタ−ガラス(2b)に薄膜が施されて
いない状態において、投光ランプ(101)を反射鏡A(1
02)に照射し、受光センサ−(106)が感知したときの
光量を、所望の数値、例えば、20%、30%というよ
うに光量の初期値として設定する。そして、かかる初期
値を基準にして、薄膜の周期における光量の極大値及び
極小値を求める。このように、かかる初期値を基準にし
た場合には、光量は相対値となるため、また、測定対象
となる光波長範囲は前述のフィルタによって制限される
から、投光ランプ(101)の放射強度スペクトルを測定
しなくても実用的な基準光量値デ−タが得られる。
薄膜設計段階で蒸着試験を行ない、薄膜の屈折率の波長
依存曲線を求め、次いで、この屈折率を用いて基準光量
値を理論的に計算して求める。以下、手順の詳細を説明
する。図5は薄膜設計段階において薄膜屈折率の波長依
存曲線を求める手順、成膜手順を示す図である。薄膜屈
折率の波長依存曲線は図5に示される手順で行なわれ
る。
的たる薄膜が、眼鏡レンズ表面に形成される反射防止膜
であるとする。そうすると、反射防止膜は、単純な構成
の例を挙げるならば、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互
に所定厚さに複数層積層したものである。その設計は、
反射防止対象とする波長領域、反射防止性能、反射色そ
の他により、薄膜の屈折率、厚さ、層の数等が設計され
る。
膜される反射防止膜の設計である。しかるに、成膜の制
御は、モニタガラスに成膜される薄膜を通じて行ない、
眼鏡レンズ表面に形成される反射防止膜そのものを用い
るものではない。これは、モニタガラスが無機素材より
作られているのに対し、眼鏡レンズの大半は、有機素材
より作られていることから、表面の滑らかさ、表面精度
が異なること、また、モニタガラス表面は平面であるの
に対し、眼鏡レンズは曲面であるため、光学式膜厚計で
の観測が困難であること等の理由による。このため、上
記設計値に基づいて、蒸着試験がなされる。
タガラス面上に試験的に成膜を行う。この試験により、
成膜後に大気中に取り出された眼鏡レンズ面上の薄膜が
上記設計値になるような成膜条件及びその条件で成膜す
る際に同時にモニタガラス面上に成膜される薄膜につい
て、光学膜厚計で光量値を実測する。その実測は、光学
膜厚計の特定波長のフィルタを介して行い、その波長の
光量値を観測する。さらに、ある特定の波長の光を透過
させるフィルタを、複数種(透過波長範囲が違う)用い
て、試験成膜を行い、各フィルタを用いたごとの光量値
を求める。
射鏡、フィルタ、受光センサ等の装置定数的因子や、モ
ニタガラス面での反射率等の成膜に固有の因子等が分か
れば、理論計算式によって算出することが可能である。
実際の成膜条件や光学式膜厚計を考慮すると、装置定数
的因子は、比較的容易に求めることができる。また、成
膜固有の因子についても、モニタガラス自体の屈折率等
は既知である場合が多いので比較的容易に求めることが
できる。理論計算式において、未知因子として残るの
が、モニタガラス面上に成膜される膜の屈折率である。
したがって、成膜される膜の屈折率以外の因子が求まる
とすると、前述した各フィルタを用いたごとの光量値を
実測して求めることによって、薄膜の各波長ごとの屈折
率を計算によって算出することができる。
の理論であるが、モニタガラスに薄膜を成膜していった
場合、モニタガラスにおいて反射率が極大及び極小とな
る場合における薄膜の光学的膜厚値は、理論計算により
求めることができる。また、極大、極小光量値が判れ
ば、前述したのび量が判る。さらに、光学膜厚計のフィ
ルタを用いていることから、前記極大、極小光量値は、
かかるフィルタが透過する波長に対応する値である。そ
して、前記モニタガラスにおいて反射率が極大となる薄
膜の光学的膜厚値が判ると、前記フィルタが透過する波
長における薄膜の屈折率を求めることができる。このこ
とを簡略した式を用いて説明する。
以下の及び式のような関係になる。 Δ=Δ(n, d)・・・・・・・ L=L(n, d)・・・・・・ (Δは、反射率の差を表す) ここで、前述した極大光量値における薄膜の光学的膜厚
値()及びそれに対応する反射率差(Δ)を及び式
に代入すると、薄膜の屈折率nが求まる。式に薄膜の
屈折率及び光学的膜厚を代入すると薄膜の物理的膜厚が
求まる。
及び光量は相関関係があることを説明する。光学式膜厚
計の受光センサ106によって検出される時刻tにおけ
る光量値Q(t)(%)は、次式で表すことができる。
が成立しているものとする。 (a)Q0は、初期設定光量である。 (b)P(λ,t)=Rmonitor(d1,d2,……,dk(t), n0
(λ),n1(λ), n2(λ),……,nk(λ))・T(λ)・X
(λ)…(2)である。 (c)Pは光量の絶対値である。 (d)T(λ)はフィルター105の透過率、X(λ)は、
投光ランプ101の強度関数(S(λ))や反射鏡10
2、104の反射率(Rmirror(λ))等の膜厚計を構
成する光学部品による関数で、一般に装置定数として扱
うことができる。
の反射率は、よく知られた光学計算(例えば、下記
(3)式)によって求まる。ただし、引数は、ガラスの
屈折率0(λ)と、薄膜全k層と考えた場合の各層の膜厚
d1,d2,….,d(t)と、屈折率n1(λ),n2(λ),….,n
(λ)である。なお、dのみtの関数となっている。 Rmonitor(λ)={R1(λ)(1−R2(λ))+R2(λ)(1−R1(λ))}/{ 1−R1(λ)・R2(λ))}…(3)
モニタガラス表面(上側面)での反射率であり、R2
(λ)はモニタガラス裏面(下側面)での反射率である。
ここで、モニタガラス表面(上側面)での反射率R1
(λ)はモニタガラスの屈折率が分かれば求まる。これに
対し、モニタガラス裏面(下側面)での反射率R2(λ)
は、モニタガラス裏面に形成される薄膜に依存する。モ
ニタガラス裏面に形成される薄膜が多層膜である場合に
は、以下のようになる。
割することが可能な場合、各層は、下記のように、2行
2列の四端子行列で表される。
層膜は、各層に対応する特性行列(四端子行列)の積と
して表され、その特性行列Mは、下記(5)式で表され
る。
r(λ)は、
に、光学式膜厚計で観測される光量値Q(t)は、モニ
タガラスの屈折率R(λ)、薄膜の屈折率n(λ)の関数
である。ここで、T(λ)、X(λ)、d(t)、モニタガ
ラスの屈折率(n)、膜への入射角φ、波長λ等は定数
として求めることが可能である。
す近似曲線を求める。 図6は前記のステップによって求めた複数の波長に対
して求めた伸び量とそれに対応する薄膜の屈折率とを求
めた例を表にして示した図である。図6に示されるよう
に、複数の波長における薄膜の屈折率が求まると、近似
的に薄膜の屈折率の波長依存特性曲線を求めることがで
きる。すなわち、いま、波長λの薄膜の屈折率をN
(λ)とすると、近似的に、N(λ)=Na+Nb/
(λ+Nc) の式で表すことができる。ただし、N
a,Nb,Ncは物質固有の屈折率係数である。図7は
複数の波長に対する薄膜の屈折率をプロットした図並び
に上記プロット値を上記式に入れて定数Na,Nb,N
cを求めて得た曲線を示す図である。
出 前記で求めた薄膜の屈折率の波長依存特性曲線の近似
式を用いて所望の波長における薄膜の屈折率の算出をお
こなう。
デ−タの作成 所望の波長における成膜目的の薄膜の屈折率と、物理的
膜厚が判れば、光学膜厚計におけるモニタガラスの反射
率を求めることができる。従って、薄膜を成膜する際の
時々刻々の光量を求めることができる。また、基準光量
値変化量は、上記基準光量値を微分することによって求
めることができる。なお、こうして求めた基準光量値
は、時刻t(秒)に対する光学式膜厚計の光量l(%)
として、時刻と光量値とが対になった光量値データとし
て、基準光量値データ格納手段に格納される。
基準光量値又は基準光量値変化量を用いて成膜した薄膜
について、例えば、その反射色(干渉色)を調べると、
目的とする反射色(干渉色)とずれている場合がある。
その場合には、設定した波長を若干変更し、その設定波
長に対応する薄膜屈折率を、薄膜屈折率の波長特性曲線
から求める。この変更した設定波長に対応する薄膜の屈
折率を用いて、理論計算によって新たな基準光量値又は
基準光量値変化量を求める。そして、この基準光量値又
は基準光量値変化量を用いて成膜することにより、比較
的簡単に、目的とする反射色(干渉色)を有する薄膜を
安定して生産す得ることができる。
計10のフィルター105の選択が適切でないと判明し
たときには、交換するフィルタに対する基準光量値デー
タを上記理論計算によって簡単に作成することができ
る。さらに、実際の生産ラインにおいて、反射防止膜が
多品種に及ぶ場合、光学膜厚計のフィルタは、蒸着装置
ごとに異なっている場合がある。その場合、使用してい
るフィルタが通す波長における薄膜の屈折率を、薄膜屈
折率の波長特性曲線から求めて、理論計算によって新た
な基準光量値又は基準光量値変化量を求める。そして、
この基準光量値又は基準光量値変化量を用いて成膜する
ことができる。したがって、光学膜厚計のフィルタを交
換しても、容易に基準光量値又は基準光量値変化量が求
まり、この基準光量値又は基準光量値変化量を用いて安
定した成膜をすることができる。
する波長を選択する方法として、反射光を通過させるフ
ィルター105を選択する方法を用いる例を掲げたが、
これは、場合によっては、照射光を通過させるフィルタ
ーを用い、そのフィルターを通過させた後に薄膜に照射
するようにし、このフィルターを交換するようにしても
よい。また、照射光を発生する投光ランプ自体を所定の
波長を発光するもので構成し、そのようなランプであっ
て互いに異なる波長を発光するものを複数配置して切り
かえるようにしてもよい。さらには、上記説明では、基
準光量値データを求める方法として、試験成膜で複数の
屈折率を求め、この複数の屈折率から波長と屈折率との
関係式を求め、その関係式から任意の波長の屈折率を求
め、こうして求めた屈折率を、光量値を理論的に表す式
にいれて任意の波長の基準光量値データを求める方法を
掲げた。しかし、試験成膜においては、その試験成膜の
波長における基準光量値データが求まっている。すなわ
ち、いくつかの波長については、試験成膜によってすで
に基準光量値データ自体が求まっている。そこで、この
いくつかの波長の基準光量値データを用いて補間法等を
用いて、その間の基準光量値データを求めてもよい。ま
た、例えば、試験成膜で求まった基準光量値データを曲
線で表してグラフに表示すると、その複数の曲線間にあ
ると想定される曲線が他の波長の基準光量値の曲線とな
るので、補間法その他の方法でその間の曲線を求めて任
意の波長の基準光量値曲線を求めるようにしてもよい。
に説明する。なお、基準光量値又は基準光量値変化量を
用い、光学式膜厚計にて制御することは、特開2001
−115260号公報、特開2001−123269号
公報、欧州公開公報1094344号公報によって知ら
れている。コートドーム2に被成膜体たるレンズ2a及
びモニターガラス2bをセットし、ルツボ4に蒸着原料
4aをセットする。ついで、真空チャンバー1内を所定
の真空度にし、ハロゲンヒーター9によってレンズ2a
を所定の温度にする。しかる後、電子銃3に印加する電
力の制御を開始して蒸着を開始する。
ー5が開いてからである。よって、シャッターが開いた
時を0にとり、その後の経過時刻をt(秒)とする。一
般には、シャッター5が開くと、光学式膜厚計10の光
量が変化し始める。ただし、現実には、時として、この
光量の変化の開始が、遅れる場合がある。このような場
合には、所定時間経過後に強制的に電子銃3に所定の電
力を印加して制御を開始することもできる。
制御を行い、上記基準光量値格納手段13に格納されて
いる基準光量値データを呼び出し、実測される光量値と
比較し、両者が一致するように、電子銃3の電流値を調
整する。電子銃の電流値の制御は、例えば、次の通りに
行われる。まず、シャッター開からの時刻ti-1(実時
刻)における光量をIi-1(実測値=実光量)とし、こ
のIi-1に等しい基準光量Is(=Ii-1)を基準データ
から検索する(iは、制御回数i回目)。同一の値がな
い場合には、近似値を算出する。そして、この光量Is
に対応する時刻ts(基準時刻)を基準データから算出
する。
(秒)後の時刻tiに対応する光量(実測値=実光量)
をIiとする。また、基準データから、基準時刻ts’
(=ts +Δt)に対応する基準光量Is’を得る。このと
き、 ΔIi≡Ii−Ii-1 ΔIsi≡Is’−Is とし、ここで、 Ri≡I−ΔIi/ΔIsi あるいは、 Ri≡(Is’−Ii)/(Is’−Is) とする。図8は実光量の変化と基準光量の変化とを図で
表したものである。
換を行う。 Qi≡kRi|Ri| ここで、kは、任意の定数である。 このQiに対して、
PID制御(比例、積分、微分制御)を行い、随時、電子
銃パワー値Piを決定する。以下に、電子銃パワー値Pi
を決定するPID制御式を記す。 Pi≡Pi-1+Kp・Qi+Ki・ΣQi+Kd・de
tQi ここで、Kp、Ki、Kdは、それぞれ、任意の定数である。
ただし、上記の制御間隔Δt(秒)は、一致率(R)に
応じて変化させる。一般には、一致率が高い(Rが0に
近い)ほど制御間隔Δtを大きくとる。なお、Rに対し
て、PID制御(比例、積分、微分制御)を行ない、随時、
電子銃パワー値Piを決定することが可能である。
程の薄膜に対して光学式膜厚計でその光量値を観測しつ
つ、観測される光量値が基準光量値になるように成膜条
件を制御することによって所望の成膜を行うようにし、
この基準光量値として、設計段階の試験成膜の際に実測
される光量値から理論計算で複数の波長の屈折率を求
め、その複数の屈折率からその膜の波長と屈折率との関
係を求め、この求めた関係から目的とする波長について
の成膜を行うときの屈折率を求め、この屈折率を前記理
論計算式に入れて求めた基準光量値を用いるようにした
もので、これにより、任意の波長に対して所定の光学特
性をもった薄膜を容易に成膜することを可能にしたもの
である。
構成を示す図である。
場合における反射光量の変化を示す図である。
である。
線を求める手順を示す図である。
する屈折率とを求めた例を示す図である。
びに上記プロット値を上記式に入れて定数Na,Nb,
Ncを求めて得た曲線を示す図である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 成膜材料を飛翔させて被成膜体表面に堆
積させて薄膜を形成する際に、成膜過程の薄膜を光学式
膜厚計で測定し、この光学式膜厚計で時々刻々測定され
る測定光量があらかじめて求めてある基準光量値に近似
もしくは等しくなるように飛翔させる成膜材料の量を制
御することにより所望の薄膜を形成する薄膜形成方法に
おいて、 前記基準光量値として、前記光学式膜厚計を用いて形成
目的とする薄膜を試験成膜していくつかの波長に対する
前記薄膜の屈折率を求め、これら屈折率から理論的計算
によって任意の波長毎に求めた基準光量値を用いること
によって、任意の所望波長に対して所望の光学的膜厚を
有する薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
ただし、 A.前記光学式膜厚計は、薄膜が形成された被成膜体に
所定の光を照射したときの所定波長の透過光又は反射光
の光量が少なくとも前記薄膜の膜厚と屈折率とに依存す
ることを利用し、前記透過光又は反射光の光量を測定す
ることにより前記薄膜の膜厚を測定する光学式膜厚計で
ある。 B.前記成膜過程においては、前記被成膜体表面に既に
堆積された薄膜の膜厚に依存して変化する前記透過光又
は反射光の光量もしくは光量の変化量を前記光学式膜厚
計で時々刻々測定する。 C.前記基準光量値は、目的とする成膜が行われるとき
に前記光学式膜厚計で時々刻々測定される光量値又は光
量値変化量値のデータの集合である。 - 【請求項2】 前記基準光量値は、以下のようにして求
めることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成方法。 a.前記光学式膜厚計で所定の波長の時事刻々の光量値
又は光量変化量値を測定しながら試験成膜を行い、前記
所定波長に対して目的とする光学的膜厚を有する薄膜を
形成し、その時の光学的膜厚と物理的膜厚とを含む物質
定数から前記薄膜の所定波長の屈折率を求める。 b.前記試験成膜を、前記所定の波長と異なるいくつか
の波長について行って、いくつかの波長における薄膜の
屈折率を求める。 c.前記試験成膜で求めた前記薄膜の複数の波長に対す
る屈折率から、前記薄膜の波長と屈折率との関係式を求
め、この関係式から前記試験成膜した波長以外の任意の
波長の屈折率を求める。 d.薄膜成膜過程で前記光学式膜厚計で時々刻々測定さ
れる光量又は光量変化量を、測定対象たる薄膜の屈折率
を因子に含む理論式で表し、この理論式に前記求めた任
意の波長の屈折率をいれることによって、任意の波長に
おける時々刻々の光量値又は光量変化量値を求め、これ
を任意の波長の基準光量値データとする。 - 【請求項3】 前記目的とする成膜の屈折率は、前記光
学膜厚計のモニタ−ガラスの反射率、フィルタ−の透過
スペクトルを少なくとも求め、かかる値を用いて、算出
する請求項1又は2記載の薄膜形成方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜形
成方法の工程を含むレンズの製造方法。 - 【請求項5】 請求項2記載の薄膜形成方法により得ら
れた基準光量値デ−タ。 - 【請求項6】 請求項2記載の薄膜形成方法により得ら
れた基準光量値デ−タを格納する格納部と、請求項1記
載の光学式膜厚計とを備えた薄膜形成装置。
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