JP2007119836A

JP2007119836A - 成膜方法

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Publication number: JP2007119836A
Application number: JP2005312982A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Okada; 健一岡田; Koji Watanabe; 晃司渡邉
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】パターン位置精度の比較的よい膜堆積による薄膜形成方法を提供する。
【解決手段】被成膜基板１の上にだれ防止用貫通孔３が形成されたベースマスク２を配し、その上にだれ防止用貫通孔３と同一形状で孔が小さいパターン用貫通孔４が形成された成膜用マスク５を、だれ防止用貫通孔３とパターン用貫通孔４の中心を一致させて重ね、成膜用マスク５側から堆積法により薄膜を形成する方法であって、成膜用マスクのパターン用貫通孔４の平面積がベースマスクのだれ防止用孔３の平面積よりも小さい。
【選択図】図１

Description

この発明は、膜堆積によって薄膜を形成するスパッタ法や蒸着法によって形成される例えば光学フィルタや透明電極等の、薄膜パターンの周縁部のだれを少なくした薄膜形成方法に関し、特に同一基板上に異仕様の薄膜を隣接して成膜するのに好適な成膜方法に関する。

従来、同一基板上に異仕様の薄膜を形成する方法の一つにホトリソグラフィ（photolithography、以下ホトリソと略す）を用いた成膜方法が例えば特許文献１に開示されている。図９（ａ）は、反射型液晶パネルの反射側基板の断面図を示す。ガラス若しくは石英からなる基板９１の一方の表面に画素電極９２Ｒ、９２Ｂ、９２Ｇが形成され、その表面全体に透明絶縁層９３が形成されている。画素電極９２Ｒの上に、透明絶縁層９３を介して赤色用選択反射の干渉フィルタＦ_Ｒが形成され、干渉フィルタＦ_Ｒを含み基板９１表面全体に第１のエッチングストッパ層９４が形成されている。青色用画素電極９２Ｂの上には、第１のエッチングストッパ層９４を介して青色用選択反射の干渉フィルタＦ_Ｂが形成され、その干渉フィルタＦ_Ｂを含み基板９１表面に第２のエッチングストッパ層９５が形成されている。緑色用画素電極９２Ｇの上には、第１,第２のエッチングストッパ層９４,９５を介して緑色用選択反射の干渉フィルタＦ_Ｇが形成されている。

各画素電極９２Ｒ、９２Ｂ、９２Ｇの上に形成される干渉フィルタＦ_Ｒ, Ｆ_Ｂ, Ｆ_Ｇは、よく知られているように高屈折率の光学薄膜ｎ_Ｈと低屈折率の光学薄膜ｎ_Ｌとを交互に積層することで形成される。その光学特性は、膜厚と積層する膜数とによって、任意の光学特性にすることが出来る。したがって、自ずと各色（波長）に対する干渉フィルタＦ_Ｒ, Ｆ_Ｂ, Ｆ_Ｇの構成は異なって来る。
そのために、その異なる構成の干渉フィルタは、それぞれ個別に作らざるおえなかった。干渉フィルタＦ_Ｒの形成工程を図９（ｂ）〜図９（ｅ）に示す。図９（ｂ）は基板９１の一方の表面に画素電極９２Ｒ,９２Ｂ,９２Ｇと、それらの表面に透明絶縁層９３が形成された状態を示している。図９（ｃ）は、透明絶縁層９３の上に、所望の厚みの高屈折率の光学薄膜ｎ_Ｈと低屈折率の光学薄膜ｎ_Ｌとを交互に積層して基板前面に赤色に対する干渉フィルタ９６を形成した状態を示している。図９（ｄ）の工程で、その干渉フィルタ９６に対しホトリソによってパターニングし画素電極９２Ｒの上だけに干渉フィルタＦ_Ｒを残す。この図９（ｄ）の工程で干渉フィルタＦ_Ｒは完成したので、次の干渉フィルタＦ_Ｇを形成する際のエッチング工程で干渉フィルタＦ_Ｒが壊れないようする目的で、図９（ｅ）に示すように第１のエッチングストッパ層９４を基板９１の表面全体に形成する。この後、図に示していないが同様にして画素電極９２Ｂのエッチングストッパ層９４の上に干渉フィルタＦ_Ｂを形成し、更に同様に画素電極９２Ｇの第２エッチングストッパ層９５の上にフィルタＦ_Ｇを形成する。

このように干渉フィルタ形成後にホトリソによってパターニングを行っていた。この方法はパターン精度が極めて高く、容易にサブミクロン（sub-micron）オーダーのパターン精度が確保できる。しかし、ホトリソ工程が増えてしまう課題があった。
ホトリソ工程を使わない薄膜形成の方法としては、例えば特許文献２に開示された図１０に示す方法がある。図１０（ａ）は、表示パネル基板１０１の上に透明電極膜１０２が形成され、その上に透明絶縁膜１０３が形成された基板の断面を示す図である。この透明電極膜１０２上に各種の発光膜が、全てマスク板１０４を用いて成膜される。このマスク板１０４は、０．１〜０．５ｍｍの厚みの例えばステンレスからなる金属板である。

図１０（ｂ）の緑表示用の発光膜部分１０５ｇの成膜工程では、マスク板１０４を絶縁膜１０３にほぼ接するように位置決めした状態で、緑発光膜部分１０５ｇを蒸着法若しくはスパッタ法によって絶縁膜１０３のマスク板１２４の窓パターン１０６に臨んでいる部分に薄膜を堆積させる。
このとき、マスク板１０４がマスク板１０４自身の平坦度の問題や、膜の凝集熱やターゲット材からの輻射熱によるマスク板１０４の変形が原因で、完全に絶縁膜１０３に密着せず僅かに浮き上がる。その結果、緑発光膜１０５ｇの周縁部に傾斜状のだれ１０７が発生することによりパターン暈（ぼ）けを生ずる。図１０（ｃ）は、同じマスク板１０４を横方向にずらして赤発光膜部分１０５ｒを成膜する工程、図１０（ｄ）は、同様に青発光膜部分１０５（ｂ）を成膜する工程を示している。図１０（ｅ）は、各発光膜の上に透明絶縁膜１０７を介して透明画素電極１０８が形成され表示パネルとして完成された状態を表している。

このような蒸着法若しくはスパッタ法による成膜方法は、ホトリソ工程を伴わないので工程が少なくて済み、低コストで製品を作り出すことが出来るメリットはある。しかし、パターン暈けによるパターン精度が悪いという課題を持つ。
例えば図１０に示した従来の膜堆積法による成膜方法では、マスク板１０４の位置合わせ精度が５μｍ程度、パターン暈けが同程度発生するので、その両者が合わさって二桁ミクロンオーダーのパターン精度しか確保することが出来ない。
特開２０００−７５２７７号公報（図１,図２）特開平５−１０８０１４号公報(図１)

特にパターン精度が求められる高密度画素の表示パネルを実現する場合には、位置精度を重視して、コストの高いホトリソを用いた成膜方法が採用されることが多い。高いパターン精度が要求されない例えば光通信に用いられる光学部品などには、堆積法による成膜方法が採用されている。
しかしながら、光通信に用いられる光モジュール部品などで、徐々にパターンの位置精度が求められる様になって来ている。図１１にその一例を示す。図１１は、複数のフィルタを縞模様状に成膜したフィルタチップを用いた波長分波モジュールを側面から見た図である。

光ファイバ１１４から、４つの波長λ１〜λ４からなる光信号は、水平に配された光ガイド１１５と柱状レンズ１１６によって並行光とされ、垂直から約１０°程度時計方向に傾けた表面に入射される。フィルタチップ１１７の光信号が入射された板面と反対側の裏面に形成された波長λ１を透過するフィルタ１２０により、波長λ１の光信号だけがフィルタチップ１１７内を直進し柱状レンズ１３０に入射される。柱状レンズ１３０に入射した光信号は、光ガイド１４２を介して光ファイバ１５６に伝達される。
その他の波長の光信号は、フィルタチップ１１７の表面方向に反射する。フィルタチップ１１７の柱状レンズ１１６側の光信号入射部分以外の表面に形成された反射膜１２４で再びフィルタチップ１１７の裏面に向けて反射される。その反射光信号がぶつかるフィルタチップ１１７の裏面には、今度、波長λ２の光信号だけを透過するフィルタ１２１が形成されている。したがって、波長λ２の光信号だけがフィルタチップ１１７内を直進し柱状レンズ１３１に挿入される。柱状レンズ１３１に入射した光信号は、光ガイド１４３を介して光ファイバ１５７に伝達される。以下同様なので詳述するのを省略するが、波長λ３の光信号は光ファイバ１５８、波長λ４の光信号は光ファイバ１５９に分波され、４つの波長の光信号が、それぞれの光ファイバ１５６〜１５９に分波される。

このような波長分波モジュールに使われるフィルタチップ１１７は、例えば図１２に示すように製造する。即ち大きなガラス基板１６０の上に縞模様状に特性の異なる（ｂ〜ｊで表記）フィルタ膜１６１を成膜し、フィルタ膜１６１中ａ上に一点鎖線で示すダイシングライン（dicing-line）で切断する。
例えば光ファイバ１５６〜１５９の外径を１２５μｍとすると、フィルタチップ１１７の裏面上に形成されるフィルタ１２０〜１２３の間隔も１２５μｍで成膜する必要があり、その範囲内のフィルタ特性は均一である必要がある。ここで、背景技術で述べた位置精度の悪い従来の堆積法でフィルタチップ１１７上のフィルタ膜を形成しようとすると、その位置精度が悪いことにより、図１０に示すように各フィルタを縞模様に間隔を空けずに隣接して成膜することが出来なくなる。すなわち、位置精度の悪い分、フィルタ間に間隔を設ける必要が出てくる。その結果、フィルタチップ１１７の平面サイズが大きくなるので、波長分波モジュール全体の大きさも大きくなる。更に、図１１に示す光ファイバ１５６〜１５９を単純に積み重ねる構造は取れなくなり、光ファイバ１５６〜１５９、それぞれを平行光に合わせるための光ファイバの保持構造が必要になる。そのために組み立て工数も増加してしまう等の弊害がある。

このように、従来の膜堆積によって薄膜を形成する方法で得られるパターンの位置精度では、光部品の小型化に対応出来なく成りつつある。だからと言って、コストの高いホトリソは採用したくなく、パターン位置精度の比較的よい膜堆積による薄膜形成方法が求められている。このことは、一種類（一特性）のフィルタなどの薄膜を高精度に形成する場合に同様に問題となる。
この発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、従来の膜堆積によって薄膜を形成するスパッタ法や蒸着法による薄膜パターンの周縁部のだれを少なくできる薄膜形成方法を提供することを目的とする。

この発明による成膜方法は、パターン成膜部にだれ防止用貫通孔が形成されたベースマスクを基板上に配し、そのだれ防止用貫通孔と同一形状で面積が小さいパターン用貫通孔が形成された成膜用マスクを、上記だれ防止用貫通孔とパターン用貫通孔との中心を一致させてベースマスク上に重ね、これら両マスクを通じて基板上に薄膜を形成する。

この発明による成膜方法によれば、薄膜を成膜する基板表面直上にだれ防止用貫通孔が形成されたベースマスクが配置され、そのベースマスクの基板と反対側の面にだれ防止用貫通孔と同一形状で孔が小さいパターン用貫通孔が空けられた成膜用マスクが、貫通孔の中心を一致させて重ねられて膜の堆積工程が行われる。この結果、横方向に広がる移動ベクトルを持ったスパッタ粒子若しくは蒸着粒子を２枚のマスクで遮断することで、より設計狙い値に近い形状で成膜することができる。要するにパターン暈けを減少させることができる。

以下、この発明の実施の形態に係る成膜方法について、図面を参照して説明する。
〔基本原理の説明〕
先ずこの発明の成膜方法の基本原理を図１と図２を用いて説明する。図１（ａ）は、この発明のベースマスクと成膜用マスクの２枚のマスクを同時に用いて基板上に薄膜を形成する工程の概念を示す断面図である。例えばガラス材である被成膜基板（以下、基板と略す）１の表面に、ある方向における幅がＷ２の薄膜を形成する場合の図である。基板１の表面直上には、ギャップＧの間隔を空けて厚みＴ１、例えば３００μｍで材料がステンレス材のだれ防止用のベースマスク２が配置されている。このギャップＧはゼロで在ることが狙いであるが、上記したように、ベースマスク２自体の平坦度が完璧では無いことと、膜堆積時の熱変形や図示しないターゲットからの輻射熱による熱変形によって、ベースマスク２と基板１とが密着することは無い。必ずギャップＧが発生してしまう。ベースマスクには幅Ｗ１のだれ防止用貫通孔３が形成されている。

ベースマスク２の基板１と反対側の面には、だれ防止用貫通孔３よりも小さい幅Ｗ２のパターン用貫通孔４を有する成膜用マスク５が両貫通孔３と４の中心を一致させて重ねられている。成膜用マスク５は、ベースマスク２と同じステンレス材で厚みは例えば薄い１００μｍである。ベースマスク２のだれ防止用貫通孔３の幅Ｗ１に対して、小さい幅Ｗ２のパターン用貫通孔４の中心が一致しているので、成膜用マスク５の開口部は、ベースマスク２のだれ防止用貫通孔３の両側から孔の中央に向けて庇（ひさし）状に張り出している。

図示しないターゲット材から放出され、基板方向への移動ベクトルを持ったスパッタ粒子６をベースマスク２と成膜用マスク５とによって遮断することで、幅Ｗ２の膜７を形成する。スパッタ粒子６は、ターゲット材の近傍においては、イオンビームの反射方向に弾道的に移動されるが、被成膜物である基板１の付近に近づくと雰囲気のガスとの速度差が無くなり拡散的な移動に移行する。したがって、成膜用マスク５付近では、色々な移動ベクトルを持ったスパッタ粒子６が存在している。
このスパッタ粒子６を成膜用マスク５とベースマスク２とで遮断することで、基板１の表面に膜７を形成する。この２枚のマスクの作用を図２を用いて説明する。図２は、基板１の表面に形成される膜７の幅方向の中央部の座標を原点とし、横軸Ｘが基板１の横方向、図１で左右方向の座標を示し、縦軸Ｙが基板に対し垂直方向の座標を表している。

まずこの発明の２枚のマスクを同時に用いて成膜する場合について説明する。このとき、成膜用マスク５とベースマスク２とで形成される窓の基板１に近い両端の座標は、（−Ｗ２/２,Ｇ+Ｔ１）と（Ｗ２/２,Ｇ＋Ｔ１）である。Ｘのマイナス座標は省略し、プラス側の座標だけで説明を行う。Ａ点、座標（Ｗ２/２,Ｇ＋Ｔ１）で、幅Ｗ２より広がる方向（Ｘ≧Ｗ２/２）に向けた移動ベクトルを持ったスパッタ粒子６を遮断する。その結果、膜７の周縁部の断面形状は、図２に実線で示すようにＷ２/２より大きなＸ座標において急激に厚みを減らす形状、つまり、原点からＸ座標Ｗ２/２までの膜７の厚みが一定で、ＸがＷ/２より大の領域で急激に膜７の厚みが減少する形状で成膜される。

これに対してマスク１枚で成膜する従来方法、すなわち、ベースマスク２を単独で使用して幅Ｗ２の薄膜を成膜する場合を考察すると。図１（ｂ）に示すように、基板１とベースマスク２とのギャップＧはそのまま（無くす事は困難、図１（ａ）と同じ）で、例えばベースマスク２の厚みはＴ１、貫通孔３の幅がＷ２の幅にされる。この時、スパッタ粒子６は、ベースマスク２の貫通孔３の側壁を形成するＡ点（Ｗ２/２,Ｇ＋Ｔ１）とＢ点（Ｗ２/２,Ｇ）を結ぶ直線で遮断（マスク）される。その結果得られる膜７の周縁部の断面形状は、破線で示すようにＸ座標Ｗ２/２以下の部分で膜７の厚みが薄く成膜される。つまり肩がなだらかな形状になる。このような形状になる理由は、移動ベクトルが不規則（ふらふらと空から降下してくる雪の結晶のように）なスパッタ粒子６を、Ａ点とＢ点から成る側壁でマスクするので、Ｘ座標Ｗ２/２の前後で、スパッタ粒子６の存在確率が減少するからである。Ｘ座標Ｗ２/２より大の範囲でスパッタ粒子６が存在し無くなるのは、ベースマスク２でマスクしているので当然であるが、Ｘ座標Ｗ２/２より小の座標におけるスパッタ粒子６の存在確率も減少するために、肩がなだらかな形状に成膜される。

これは、例えばベースマスク２の厚みを極端に厚くした場合を想定して見ると理解できる。図１（ｂ）に図示出来ないほどベースマスク２の厚みを厚くすると、Ｘ方向に拡散するスパッタ粒子６を貫通孔の長い側壁でマスクすることになるので、図２の原点付近のスパッタ粒子６の存在確率が最も高く、Ｘ座標が大になれば成るほどその確率は減少すると考えられる。その結果、膜７の断面形状は図２に一点鎖線で示すように原点付近で厚みが厚く、原点から遠ざかるに従い厚みが薄くなる形状になる。
これに対してこの発明のベースマスク２と成膜マスク５の２枚を重ねて使用する成膜方法によれば、座標Ａ点（Ｗ２/２,Ｇ+Ｔ１）で、Ｘ方向に広がる方向への移動ベクトルを持ったスパッタ粒子６を一度成膜マスク５で遮断し、そのあと基板１の表面に近い部分において、それより広いＷ１の幅であるベースマスク２、Ｃ点（Ｗ１/２,Ｔ１+Ｇ）とＤ点（Ｗ１/２,Ｇ）を結ぶ側壁でマスクするので、設計狙いの形状であるＸ座標Ｗ２/２付近におけるスパッタ粒子６の存在確率が、マスク１枚で成膜する従来の方法よりも減少しない。

その結果、より形状精度の高い、要するに膜を形成したい部分の均一の厚みの面積が広く、周縁部のだれを小さくしたパターン暈けの少ないパターンを形成することが可能になる。各マスクの厚みと平面形状（庇量）と、パターン精度との関係は、実験により容易に求める事が出来る。
［第１実施形態］
上記したこの発明の基本原理を同一基板上に異仕様の薄膜を隣接して成膜する方法に適用した第１実施形態に係るベースマスクと成膜用マスクの構成を図３と図４に示す。図３及び図４は平面図であり、ベースマスク２及び成膜用マスク５は長方形形状である。その材料は例えばＳＵＳ３０４等のステンレス板であり、その厚みはベースマスク２が例えば３００μｍ、成膜用マスク５が例えば１００μｍである。

ベースマスク２の短辺に平行に細長い溝のだれ防止用貫通孔３０ａ〜３０ｕ（代表して３０ということもある）が、その溝幅Ｗ１の間隔を空けてすだれ状に配列形成される。成膜用マスク５の外形は、ベースマスク２と等しく、成膜用マスク５には、パターン用貫通孔４０が、ベースマスク２上のだれ防止用貫通孔３０の一定数ごとに形成される。パターン用貫通孔４０はだれ防止用貫通孔３０と形状は同一であり、平面積がだれ防止用貫通孔３０よりも小さい。この例では、だれ防止用貫通孔３０の幅Ｗ１と長さＬ１よりも、パターン用貫通孔４０の幅Ｗ２と長さＬ２が共に小である。その両マスクの一端側からだれ防止用貫通孔３０ａとパターン用貫通孔４０ａとが中心を一致させて形成されている。以降幅Ｗ１の間隔を空けて順次設けられるだれ防止用貫通孔３０に対して、成膜用マスク５のパターン用貫通孔４０は、だれ防止用貫通孔３０を６個空けて、すなわち、だれ防止用貫通孔３０の７個置きにパターン用貫通孔４０ｂ,４０ｃが形成されている。

図４では図示しないが、この成膜用マスク５_１の他に、成膜用マスク５の一端から最初のパターン用貫通孔４０ａの位置がだれ防止用貫通孔３０ｂ〜３０ｇにそれぞれ対応した６枚の成膜用マスク５_２〜５_７が用意される。これら成膜用マスク５_１〜５_７の各パターン用間通孔４０ａ,４０ｂ,４０ｃは、１個分のだれ防止用貫通孔３０の幅ずらしたものである。
ここで、これらのベースマスク２及び成膜用マスク５_１〜５_７を用いて、多層膜フィルタなどの薄膜を基板上に成膜する。この薄膜として多層膜フィルタをイオンビームスパッタ法により成膜する例を簡単に説明する。図５に示すように真空チャンパ５０内に、薄膜の材料となるターゲット材をスパッタリングするイオンガン５３と、イオンガン５３からのイオンビーム５４が照射される位置に、回転軸５５を中心として回転可能に配置されたターゲット材５１，５２と、ターゲット材５１,５２と対向する位置に試料ホルダー５６が配置され、試料ホルダー５６のターゲット材５１,５２側に被成膜物５７が置かれている。被成膜物５７には、ターゲット材５１，５２がスパッタリングされたスパッタ粒子６が拡散的に移動される。その結果、例えばガラス基板などの表面に薄膜を形成することが出来る。

図３及び図４に示したベースマスク２と成膜用マスク５は、例えばガラス基板と一体となって被成膜物５７を構成する。ベースマスク２と成膜用マスク５の各貫通孔を通じて基板上に、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）のターゲット材５１からのスパッタ粒子６と、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_２）のターゲット材５２からのスパッタ粒子６を交互に付着させて光学フィルタを形成する。この交互に付着する回数は、例えば１００〜２００回になる。一回で成膜される膜厚はＳｉＯ_２で２６０ｎｍ、Ｔａ_２Ｏ_２で１７０ｎｍ程度であるので、フィルタの総厚は、２０μｍ〜４０μｍ程度になる。

次に被成膜物５７の構成の一例を図６に示して説明する。図６は図７中のVI−VI切断線に対応する断面図である。
被成膜物５７は、ベースプレート６０とベースマスク２と成膜用マスク５とマスク固定枠６６を重ねて構成される。ベースプレート６０には、その一面に周縁部を残して矩形の凹部６１が形成され、凹部６１内に被成膜基板１が勘合配置される。つまり基板１は凹部６１により位置決めされる。また基板１の薄膜形成はベースプレート６０の凹部６１の形成表面と同一面上に位置される。中央の凹部６１の底面に対し周縁部６０ａが突出形成されていることになる。この周縁部６０ａの表面には複数の、例えば１０個の位置決めピン６２ａ〜６２ｊが立設され、その外側に固定ネジが挿入される複数の、例えば１０個のネジ穴６３ａ〜６３ｊが空けられている。以下の説明では、図７も参照されたい。

凹部６１を蓋するようにベースマスク２が周縁部６０ａ上に重ねられる。ベースマスク２の外周部には、ベースプレート６０の位置決めピン６２ａ〜６２ｊに対応した位置に、位置決め穴２０ａ〜２０ｊと固定ネジが挿通するネジ穴２１ａ〜２１ｊが空けられ、位置決め穴２０ａ〜２０ｊにそれぞれ位置決めピン６２ａ〜６２ｊを挿通してベースマスク２が基板１に対して位置決めされる。
更にベースマスク２のベースプレート６０と反対側に、成膜用マスク５が重ねられる。成膜用マスク５の外周部にも、ベースプレート６０の位置決めピン６２ａ〜６２ｊに対応した位置に、位置決め穴６４ａ〜６４ｊと固定ネジが貫通するネジ挿通穴６５ａ〜６５ｊが空けられ、位置決め穴６４ａ〜６４ｊにそれぞれ位置決めピン６２ａ〜６２ｊが挿入されて成膜用マスク５がベースマスク２に対して位置決めされる。

成膜用マスク５のベースマスク２と反対側の面の周縁部には更にマスク固定枠６６が重ねられる。マスク固定枠６６は、外形がベースプレート６０の周縁部６０ａとほぼ同一の枠形状であり、ベースプレート６０のネジ穴６３ａ〜６３ｊに対応する位置にネジ挿通穴６７ａ〜６７ｊが空けられている。固定ネジ６８ａ〜６８ｊがこのネジ穴６７ａ〜６７ｊそれぞれに通され、ベースプレート６０のネジ穴６３ａ〜６３ｊにそれぞれねじ込まれて、マスク固定枠６６とベースプレート６０との間に配置されるベースマスク２と成膜用マスク５が互いに位置決めされた状態で締め付け固定される。

図６及び図７に示した被成膜物５７を用いて、図５に示したイオンビームスパッタ法で同一基板上に異仕様の薄膜を隣接して成膜する成膜方法を図８を用いて説明する。図８は、それぞれ特性が異なる５種類の光学薄膜フィルタａ〜ｅから成るフィルタチップ８０,８１を２個同時に隣接して成膜する方法を示している。図８では、図７で説明したベースプレート６０やマスク固定枠６６は省略して示している。
図８（ａ）では、基板１の一方の面に、基板１の一端側からだれ防止用貫通孔８２がその溝幅の間隔を空けて交互に形成されたベースマスク２が重ねられ、その上にフィルタｂ成膜用マスク５_１が重ねられている。フィルタｂを成膜すると同時に、フィルタとしては使用しない部分、図８中でダミーと書かれた領域にもフィルタｂと同じ膜が成膜されるようにしている。

この部分は光学的には使わない部分、すなわちフィルタ形成後ダイシングされる部分であるので、フィルタは無くても良いが、ダミー部分と隣接するフィルタｅ及び隣のフィルタチップ８１のフィルタａの領域にフィルタを成膜する際の、壁として機能させる目的で、この部分にもフィルタを形成するようにしている。したがって、図８（ａ）では、ダミー部分とｂ領域にフィルタｂが基板１の前面に成膜される。この例の場合、成膜用マスク５_１にはフィルタ８０，８１のフィルタごとに１つのフィルタ膜ｂを形成するためのパターン用貫通孔８０ａとダミー位置に薄膜を形成するパターン用貫通孔８０ｂの２個の貫通孔が形成されている。この例では、１枚の成膜用マスク５に２個の貫通孔を設けた例を示したが、もちろん個別に１個ずつの貫通孔を持つ成膜用マスクとしてもよい。この例のように貫通孔の個数を増やせばその分、工程が減らせるのでコストが下げられる効果がある。

図８（ｂ）は、フィルタｂ成膜後、成膜用マスク５_１を取り外した状態を示す図である。次の工程である図８（ｃ）では、ｄ領域にフィルタｄを成膜する成膜用マスク５_２をベースマスク２に重ねて成膜している様子を示す。次の図８（ｄ）は、成膜用マスク５_２を取り外した状態を示している。この図８（ｄ）から分かるように、ベースマスク２によってスパッタ粒子６が遮断されている領域ａ,ｃ,ｅを除いては、図８（ａ）〜（ｃ）の工程でフィルタの成膜が終了する。この結果、図８（ｅ）に示すように成膜済みの領域と未成膜部分とが隣接した状態になる。つまりダミー位置を含めて全フィルタ数の半分が形成されたことになる。

次にベースマスク２を取り外し、領域ａ,ｃ,ｅの各領域について、個別に成膜する成膜用マスク５_３を用いて、先ず工程図８（ｆ）において領域ａにフィルタａを成膜する。この時、パターン用貫通孔の中心を既に形成された隣接薄膜間の中心に一致させて、つまり図８（ａ）の工程で成膜したダミーとフィルタｂの膜が成膜用マスク５_３の土台かつ、壁、として機能する。この結果、ベースマスクとして機能するので隣接したフィルタ（この場合はフィルタｂ）に悪影響を及ぼすこと無く領域ａにフィルタａを成膜することが出来る。

次に図８（ｇ）の工程で成膜用マスク５_４を用いて領域ｃにフィルタｃを成膜する。このときは、領域ｂとｄに成膜済みのフィルタｂ,ｄが壁として機能する。
次に図８（ｈ）の工程で成膜用マスク５_５を用いて領域ｅにフィルタｅを成膜する。このときは、領域ｄとダミー領域に成膜済みのフィルタｄとダミー領域が壁として機能する。図８（ｉ）は５種類のフィルタａ〜ｅが隣接して形成され完成された状態を示している。この後、ガラス基板１の中央部分のダミー領域でダイシングすることで２つのフィルタチップ８０と８１に分割する。

以上述べたように、ベースマスクと成膜用マスクの２枚を重ねて成膜する方法で、一列置きに成膜したあと、ベースマスクを取り外して、ベースマスクによってマスクされていた領域に個別に成膜することで、比較的高い精度で異仕様の膜を隣接して形成することが可能になる。
これは、ベースマスクと成膜用マスクの２枚を用いて先に成膜した部分が、未成膜部分の成膜時に壁として利用することが出来るので、隣接する膜に与える影響を少なくすることができる。この結果、従来の方法よりも細い幅で異なる仕様の膜を隣接して形成することが可能になる。

なお、図８では基板１とベースマスク２との間のギャップＧについて省略して説明している。このギャップＧを完全に無くすことは難しいが、もしギャップＧがゼロに出来た場合でも、図８に示す製法は有効である。
すなわち、図８（ｅ）以降の工程において、それ以前に成膜されたダミー、ｂ、ｄの各領域が、その間のａ、ｃ、ｅの領域の膜を形成する際の壁として機能し、その結果スパッタ粒子や蒸着粒子の拡散が防げるので、パターン精度の高い膜を隣接して形成することが可能になる。このように、ギャップＧの有無は、図８に示す異仕様の薄膜を隣接して成膜する工程に影響を与えない。
［第２実施形態］
図８においてはベースマスク２と同一外形形状の成膜用マスク５を用いて、一枚のベースマスク２に対して複数枚の成膜用マスク５_１〜５_５を用いる例を示したが、この発明はこの実施形態に限定されない。成膜用マスク５を一枚にすることも可能である。

図４中に破線で示すように、ベースマスク２の一端のだれ防止用貫通孔３０ａに対応するパターン用貫通孔４０ａ側の端部が延長され延長部４０ｄが設けられる。この延長部４０ｄの延長幅ＬＥはパターン用貫通孔４０が形成される間隔Ｄ１以上であればよい。このような形状にすることで、成膜用マスク５は一枚で済む。すなわち、ベースマスク２のだれ防止用貫通孔に対して、一端側を延長した成膜用マスク５を長手方法に一つずつずらして使用する。
このように、一枚の成膜用マスクで行うことも出来る。この場合、図６，図７で説明した被成膜物５７の構成方法は変わってくるが、その設計は容易なので説明は省略する。

なお、今まで説明した実施例において、全てベースマスクの厚みに対して成膜用マスクの厚みが薄い例を示してきたのは、この関係が好ましいからである。その理由としては、スパッタ粒子若しくは蒸着粒子は、被成膜物付近ではブラウン運動のような不規則な動きをするので、なるべくガラス基板の表面に近い位置で薄膜の平面形状を決定するようにした方が良い。そうするためには、成膜用マスクは薄い方が好ましい。どの程度、ベースマスクに対して薄くするかについては、実験により容易に求めることが可能である。
なお、上述でこの発明をフィルタ膜の成膜に適用したが、薄膜は絶縁膜、透明電極、金属電極などの膜の形成に適用でき、更に異種膜も隣接形成する場合に限らず、単独のパターンの薄膜形成にも適用できる。更に、細長い薄膜のみならず、方形、他の多角形、円形などの薄膜形成にも適用可能である。

（ａ）はこの発明の成膜方法の基本原理を説明するための基板にベースマスク、成膜用マスクを重ねた状態の断面図、（ｂ）はベースマスク１枚で行う成膜方法の断面図を示す図である。この発明の成膜方法の基本原理を説明するためのだれ防止用貫通孔幅Ｗ２とパターン用貫通孔Ｗ１と薄膜の断面形状との関係を示す図である。この発明の第１実施形態に用いるベースマスクの平面図を示す図である。この発明の第１実施形態に用いる成膜用スマスクの平面図を示す図である。イオンビームスパッタ装置の構成を簡略に示す図である。図７のVI−VI切断線の断面図である。この発明の第１実施形態に用いる被成膜物の分解斜視図である。この発明の成膜方法を用いて同一基板上に異仕様の薄膜を隣接して成膜する各工程における基板、ベースマスク、成膜用マスク、薄膜の断面を示す図である。特許文献１に開示されたような成膜方法を示す断面図である。特許文献２に開示されたような成膜方法を示す断面図である。図１２に示すフィルタチップを用いた波長分波モジュールの側面図である。（ａ）は複数のフィルタから成るフィルタチップがガラス基板上に形成された状態の平面図、（ｂ）はその右側面図、（ｃ）は１個のフィルタチップの平面図である。

Claims

パターン成膜部にだれ防止用貫通孔が形成されたベースマスクと、
上記だれ防止用貫通孔と同一形状で面積が小さいパターン用貫通孔が形成された成膜用マスクを用意し、
上記ベースマスクを基板上に配し、
上記だれ防止用貫通孔と上記パターン用貫通孔との中心を一致させて、上記ベースマスクに上記成膜用マスクを重ね、それらマスクを通して上記基板上に薄膜を形成する成膜方法。
請求項１記載の成膜方法において、
上記ベースマスクには上記だれ防止用貫通孔が複数形成されており、上記ベースマスクのだれ防止用貫通孔に対し全て薄膜を形成した後、上記ベースマスクを取り外し、上記基板上のベースマスクによりマスクされていた部分に対し、パターン用貫通孔が形成された成膜用マスクを用いて薄膜を形成する成膜方法。
請求項２記載の成膜方法において、
上記だれ防止用貫通孔は細長い溝であり、同一溝幅の複数のだれ防止用貫通孔が、その溝幅の間隔を置いてすだれ状に配列形成され、
上記成膜用マスクは、上記細長い溝の配列方向において上記ベースマスクより長く、且つ、上記パターン用貫通孔は、上記だれ防止用貫通孔の一定数ごとに形成され、
上記ベースマスクの全てのだれ防止用貫通孔と対応して基板上の薄膜が形成されるまで上記成膜用マスクを溝配列方向にずらして用いて薄膜を形成し、
その後、上記ベースマスクを上記基板上から取り外し、基板上のベースマスクによりマスクされていた部分に対し、別個の成膜用マスクを用いて薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。
請求項３記載の成膜方法において、
上記基板上に形成する薄膜は、特性が異なる細い薄膜の複数を組とする複合膜を複数形成するものであって、
上記成膜用マスクの隣接パターン用貫通孔間のマスク部分は上記１組の複合膜の薄膜であり、
上記ベースマスクを用いた状態の成膜時に、上記成膜用マスクとして上記間隔のパターン用貫通孔の他に上記各組複合膜の境界と対応して上記だれ防止用貫通孔と対応するダミー用のパターン用貫通孔が形成されているものを１度用いて成膜することを特徴とする成膜方法。
細長いだれ防止用貫通孔がその貫通孔の幅の間隔を置いてすだれ状に配列形成されたベースマスクと、
上記ベースマスクのだれ防止用貫通孔の間隔の整数倍の等間隔でだれ防止用孔よりも狭いパターン用貫通孔が形成された第１成膜用マスクと、を用い、
基板上に上記ベースマスク、さらにその上面に上記第１成膜用マスクをだれ防止用貫通孔とパターン用貫通孔の中心を一致させて重ね、
第１波長に対応する第１の成膜を上記基板に対し細い薄膜を成膜する第１成膜過程と、
上記第１成膜用マスクをベースマスクの貫通孔１つ分ずらし、または第１成膜用マスクに対し上記だれ防止用貫通孔１つ分ずらした部位にパターン用貫通孔を形成した第２成膜用マスクを重ね、上記基板に対し第２波長に対応する細い薄膜を成膜する第２成膜過程と、
上記第２成膜過程を各異なる波長と対応させて繰り返し、所望の複数のフィルタの半分の細い薄膜を形成し、
次にベースマスクを除き、上記第１成膜用マスクをずらし、又は上記だれ防止用貫通孔間隔の１つ分ずらした部分にパターン用貫通孔を形成した第３成膜用マスクのパターン用貫通孔の中心を既に形成された隣接薄膜間の中心に一致させて上記基板上に重ね、上記基板に対し更に異なる波長に対応する細い薄膜を成膜する第３成膜過程と、
上記第３成膜用マスクをベースマスク使用時に形成された隣接薄膜間の１つ分ずらし、または上記第３成膜用マスクに対し、だれ防止用貫通孔１つ分ずらした部位にパターン用貫通孔を形成した第４成膜用マスクを上記基板上に重ね、上記基板に対し更に異なる波長に対応する細い薄膜の成膜をする第４成膜過程と、
上記第４成膜過程を各異なる波長と対応させて繰り返し、上記所望の複数のフィルタの残り半分の細い薄膜を形成することを特徴とする波長が異なるフィルタの複数のフィルタ膜を隣り合わせで成膜する成膜方法。
請求項１乃至５に記載の成膜方法において、
上記成膜用マスクの板厚が上記ベースマスクの板厚よりも薄いことを特徴とする成膜方法。