JPH10245674A

JPH10245674A - 光学薄膜製造システム

Info

Publication number: JPH10245674A
Application number: JP9061873A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 威佐藤; Kiyoshi Araki; 清荒木; Hiroshi Ito; 拓伊藤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-14
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP3939799B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した品質の薄膜を、設計し、製造するこ
とが可能な光学薄膜製造システムを提供すること。【解決手段】薄膜設計エキスパートシステム（１０
０）と、薄膜製造エキスパートシステム（２００）と、
薄膜製造装置（６００）と、薄膜評価システム（３０
０、４００）とを備え、薄膜評価システムの評価結果が
加味された状態で、設計仕様に基づく薄膜の設計・製造
が自動実行される構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学薄膜製造シ
ステムに関し、特に、エキスパートシステムを利用した
光学薄膜製造システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりガラスや金属に光学薄膜を所定
の厚さで蒸着させる装置が知られている。光学薄膜は、
例えば特定の波長の光の反射率や透過率を所望の値に設
定するために用いられる。

【０００３】このような光学薄膜を製造する場合、対象
となる光の波長範囲と、その波長範囲の光に対してどの
ような反射率あるいは透過率が要求されるかに応じて、
薄膜の層の数や材料、厚み等を設計している。薄膜の設
計は、しかし、極めて複雑な計算を必要とし、しかも設
計者の知識、経験などにより、設計に要する時間が著し
く異なる。通常、薄膜の設計にはコンピュータが用いら
れるが、層の材料、数、厚み自体は設計者が決定し、コ
ンピュータは設計者の定めた値に基づいてどのような薄
膜が形成されるのかをシミュレーションする役割を果た
しているだけであり、設計自体は依然として設計者の技
量に頼っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、設計者
の技量に依存して薄膜を設計する従来の方法では、設計
者により設計に要する時間が大きく異なる。更に、設計
者毎に結果が異なるため、設計された薄膜の品質にばら
つきが出てしまうという問題があった。本発明は、上記
の事情に鑑み、常に安定した品質の薄膜を、設計し、製
造することが可能な光学薄膜製造システムを提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の光学薄膜製造システムは、薄膜の
蒸着条件に従って光学薄膜を蒸着するための光学薄膜製
造システムであって、薄膜設計知識ベースと薄膜設計デ
ータベースと薄膜設計推論エンジンを備え、前記薄膜設
計推論エンジンが、光学薄膜の設計仕様に基づいて前記
薄膜設計知識ベースおよび前記薄膜設計データベースの
内容を参照して前記設計仕様を満たす最適な薄膜構成を
自動設計するよう構成された薄膜設計エキスパートシス
テムと、薄膜製造知識ベースと薄膜製造データベースと
薄膜製造推論エンジンを備え、前記薄膜設計エキスパー
トシステムより出力された前記薄膜構成に基づき、前記
薄膜製造推論エンジンが、前記薄膜製造知識ベースおよ
び前記薄膜製造データベースの内容を参照して前記薄膜
製造装置における薄膜製造時の最適な蒸着条件を決定す
る薄膜製造エキスパートシステムと、前記薄膜設計エキ
スパートシステムにより設計された薄膜構成を、前記薄
膜製造エキスパートシステムにより決定された蒸着条件
のもとで製造する薄膜製造装置と、前記薄膜製造装置に
より蒸着された前記薄膜の光学性能を評価する薄膜評価
システムとを有し、少なくとも前記薄膜設計エキスパー
トシステムと前記薄膜製造エキスパートシステムのいず
れか一方は、前記評価システムによる評価結果を参照し
て前記薄膜構成あるいは前記蒸着条件を決定すること、
を特徴としている。

【０００６】また、請求項２に記載の光学薄膜製造シス
テムによれば、前記評価システムは、前記薄膜製造装置
により成膜された前記薄膜の分光カーブを測定し、前記
設計仕様に基づく分光カーブと比較する構成とすること
ができる。

【０００７】請求項３に記載の光学薄膜製造システムに
よれば、前記評価システムは、前記薄膜設計エキスパー
トシステムにより決定された薄膜構成において、各薄膜
の膜厚を変えて分光カーブを再計算し、再計算された分
光カーブが前記成膜された前記薄膜の分光カーブとマッ
チする場合には、変更された膜厚を補正データとして前
記薄膜設計エキスパートシステムまたは前記薄膜製造エ
キスパートシステムの知識ベースもしくはデータベース
に格納する構成とすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態であ
る光学薄膜製造システム１のシステム構成を説明するた
めのブロック図である。光学薄膜製造システム１は、薄
膜設計エキスパートシステム１００、薄膜製造エキスパ
ートシステム２００、薄膜製造システム制御部３００、
薄膜計測システム４００、薄膜製造装置制御部５００、
薄膜製造装置６００からなる。

【０００９】薄膜製造システム制御部３００は、光学薄
膜製造システム１の動作全体を司る部分である。薄膜製
造システム制御部３００は処理装置としてＭＰＵ（Micr
o Processing Unit）３０１を有し、インターフェース
３０２を介して、薄膜設計エキスパートシステム（薄膜
設計ＥＳと略す）１００、薄膜製造エキスパートシステ
ム（薄膜製造ＥＳと略す）２００、薄膜計測システム４
００、薄膜装置制御部５００、そしてキーボード３０４
およびディスプレイ３０３が接続されている。キーボー
ド３０４からは、光学薄膜製造システム１の各部の動作
を指示するコマンドや、形成しようとする薄膜の設計仕
様データ（対象とする波長範囲、反射率や透過率など）
を入力することができる。

【００１０】薄膜設計ＥＳ１００は、インターフェース
１０５を介して入力される薄膜製造システム制御部３０
０からの指令に基づき、キーボード３０４から入力され
た仕様を満たす薄膜を設計するシステムである。薄膜設
計ＥＳ１００は、知識ベース１０１およびデータベース
１０２に格納されているデータを用いて仕様を満たす薄
膜構成を決定する推論エンジン１０３を有する。推論エ
ンジン１０３の動作は推論管理部１０４により制御され
る。薄膜設計ＥＳ１００においては、仕様を満たす薄膜
構成を決定するために、種々の構成についてシミュレー
ションを行い、その結果を評価して、仕様を満たす最適
な薄膜構成を決定する。

【００１１】薄膜製造ＥＳ２００は、インターフェース
２０５を介して薄膜製造システム制御部３００から、動
作指令および、薄膜設計ＥＳ１００により決定された薄
膜構成のデータを受け取る。推論エンジン２０３は、知
識ベース２０１およびデータベース２０２に格納されて
いるデータを用いて、薄膜設計ＥＳ１００により決定さ
れた薄膜構成を実現するための蒸着条件を決定する。蒸
着条件は、薄膜を形成する基板の材質によって、また、
薄膜の材質によって異なるため、知識ベース２０１およ
びデータベース２０２に、各材質毎に蒸着条件を決定す
るために必要なデータが格納されている。なお、推論エ
ンジン２０３の動作は推論管理部２０４により制御され
る。

【００１２】薄膜製造装置制御部５００は、薄膜製造装
置制御部５００全体の動作を制御するＭＰＵ５０１を有
する。ＭＰＵ５０１は、インターフェース５０４を介し
て、膜製造システム制御部３００より、薄膜設計ＥＳ１
００で設計された薄膜構成のデータと、薄膜製造ＥＳ２
００により決定された蒸着条件のデータとを受け取り、
ＲＡＭ（Random Access Memory）５０２に格納する。Ｒ
ＯＭ（Read Only Memory）５０３にはＭＰＵ５０１の実
行プログラムや薄膜製造装置６００を制御するために必
要となる各種のパラメータが格納されている。ＭＰＵ５
０１は、ＲＡＭ５０２に格納した薄膜構成データと薄膜
製造データ、およびＲＯＭ５０３に格納されているパラ
メータ等に基づき、Ｉ／Ｏポート５０５を介して入力さ
れる薄膜製造装置６００の真空計６０１、温度計６０
２、膜厚センサ６０４の測定データをモニタしつつ、Ｉ
／Ｏポート５０５を介して薄膜製造装置６００の電子銃
６０３、排気系６０５、チャンバ機構６０６を制御して
薄膜製造装置６００による薄膜の形成を実行する。

【００１３】なお薄膜製造装置制御部５００および薄膜
製造装置６００としては、例えば、真空機械工業株式会
社の自動蒸着システムＭＤＣ−２００１が知られてお
り、詳細については省略する。

【００１４】薄膜計測システム４００は、薄膜製造装置
６００により製造された薄膜を評価するためのシステム
である。薄膜計測システム４００は、ＭＰＵ４０１を有
し、ＭＰＵ４０１には、インターフェース４０３を介し
てデータベース４０２、キーボード４０７、ディスプレ
イ４０６、および制御コンピュータ４０４と計測部４０
５が接続されている。

【００１５】薄膜製造装置６００により薄膜が形成され
た材料は計測部４０５に移され、制御コンピュータ４０
４の制御のもとで計測部４０５により分光光度特性（分
光反射率もしくは分光透過率）が計測される。計測結果
はグラフとしてディスプレイ４０６に表示されると共
に、分光カーブデータとしてデータベース４０２に格納
される。

【００１６】薄膜設計ＥＳ１００および薄膜製造ＥＳ２
００により決定されたデータに基づいて薄膜製造装置６
００により実際に形成された薄膜の分光カーブが設計仕
様に合致しない場合がある。このため、薄膜製造システ
ム制御部３００のＭＰＵ３０１は、データベース４０２
に格納されている分光カーブデータ（計測データ）と、
目的とする仕様性能（設計仕様性能）との差に基づいて
補正データを生成して、その時の蒸着条件と共に薄膜製
造ＥＳ２００のデータベース２０２に格納する。

【００１７】データベース２０２に格納された補正デー
タは、次に同種の光学的な特性を有する薄膜を形成する
場合に、蒸着された薄膜が目的の光学特性を持つよう
に、蒸着条件を決定する際に参照される。

【００１８】上記補正データおよび蒸着データは、薄膜
製造が行われるにつれて蓄積されていくため、薄膜製造
ＥＳ２００は次第に、短時間で好適な蒸着条件を決定で
きるようになっていく。言い換えれば、薄膜製造ＥＳ２
００は学習機能を有し、薄膜製造システム１を利用すれ
ばするほど、設計仕様に対して好適な薄膜を形成するこ
とができるようになる。

【００１９】図２は薄膜設計ＥＳ１００の推論エンジン
１０３により実行される設計処理を説明するための流れ
図である。図２の処理は、本薄膜製造システム１の利用
者により薄膜の仕様が入力された後の設計処理を示すも
のである。薄膜の仕様として入力されるのは、入射媒
質、薄膜が形成される基板の材質、光の入射角度、対象
となる光の波長範囲、反射率（あるいは透過率など）で
ある。以下の記載においては、反射防止膜の形成を例に
とって本実施の形態の薄膜製造システム１の動作につい
て説明する。入力される仕様としては、例えば、入射媒
質：ＢＫ７、基板材料：ＡＩＲ（空気）、入射角度：２
０度±５度、波長域：520 nm〜570 nm、反射率：Ｓ偏光
の反射率が１％未満、というデータが、キーボード３０
４から入力される。

【００２０】図２において、まず、Ｓ１では、タイプ０
で仕様が実現可能か否かを判定する。タイプ０とは、薄
膜が無い状態である。即ち、基板材料のみで仕様が満た
されているか否かが判定される。基板材料のデータはデ
ータベース１０２に格納されている。Ｓ２において、基
板材料のみで仕様が満たされると判定した場合には、以
下の処理は行わず、ディスプレイ３０３に膜構成を表示
し、膜構成データをインターフェース１０４を介して薄
膜製造システム制御部５００に出力する。なお、この場
合、薄膜を形成する必要は無いため、薄膜製造の処理は
行われない。

【００２１】Ｓ２において、タイプ０で仕様を満たすこ
とができないと判定した場合には、Ｓ３においてタイプ
Ａで仕様を満たすことができるか否かを判定する。タイ
プＡとはλ／４膜厚条件式に基づいて決定される単層の
薄膜構成である。単層の薄膜となりうる材料はデータベ
ース１０２に蓄積されている。また、基板の材質および
製造行程に応じて、薄膜の材料には優先順位がつけら
れ、優先順位の順に仕様を満たすことができるか否かが
判定される。この優先順位のデータは知識ベース１０１
に格納されている。

【００２２】Ｓ４においてタイプＡで仕様を満たすこと
ができると判定した場合には、以下の処理は行わず、デ
ィスプレイ３０３に膜構成を表示し、膜構成データをイ
ンターフェース１０４を介して薄膜製造システム制御部
５００に出力する。（以下、図２の流れずにおいては、
判定で仕様を満たす膜構成が決定された場合には、同様
にしてそれ以降の処理は行わず、ディスプレイ３０３に
膜構成を表示し、膜構成データをインターフェース１０
４を介して薄膜製造システム制御部５００に出力す
る。）

【００２３】Ｓ４において、タイプＡで仕様を満たすこ
とができないと判定した場合には、Ｓ５においてタイプ
Ｂでの薄膜構成について判定を行う。タイプＢとは、完
全２層Ｖ型条件式に基づいて決定される薄膜構成であ
り、２物質からなる薄膜を形成するものである。タイプ
Ａの場合と同様、薄膜の材料となる物質は、基板の材質
やその組合せにおいて優先順位がある。薄膜の材料とな
る物質のデータはデータベース１０２に格納され、優先
順位のデータは知識ベース１０１に格納されている。

【００２４】Ｓ６では、タイプＢで仕様を実現すること
が可能かどうかを判定する。タイプＢで仕様の実現が不
可能な場合には、タイプＣでの判定を行う。なお、タイ
プＣ以降タイプＦまでの判定においては、数学的モデル
を用いて理論上の薄膜構成を決定した後に、理論上の薄
膜構成を実現可能な材料の組合せに置き換える処理を行
っている。

【００２５】Ｓ７ではタイプＣの数学モデルを用いて、
仕様を満たす理論上の薄膜構成（初期膜）を演算する。
ここでタイプＣとは、ＱＨ（λ／4、λ／２）型の膜構
成である。

【００２６】Ｓ７１では、理論上の２層の薄膜をそれぞ
れ、同等の振幅反射率を有する実現可能な材料で置換す
る。Ｓ７２において、もしも仕様を満たしていないと判
定した場合には、置換したそれぞれの薄膜の膜厚を所定
の範囲で順次変化させて仕様を満たす薄膜構成が得られ
るかどうかを繰り返し判定する（Ｓ７３）。

【００２７】Ｓ７４において、薄膜の膜厚を変化させる
ことにより、仕様を満たす膜構成が得られないと判定し
た場合には、Ｓ７５へ処理を進める。Ｓ７５では、Ｓ７
において生成された理論上の薄膜構成の各薄膜の屈折率
を、実際の薄膜材料により構成される三層等価膜により
置換して、仕様が満たされるかどうかを判定する。Ｓ７
６で、三層等価膜で置換した薄膜構成で仕様が満たされ
ないと判定した場合には、理論上の薄膜構成の各薄膜を
様々な三層等価膜の組合せを用いて置換し、仕様を満た
している薄膜構成が得られるか否かを判定する。

【００２８】タイプＣの薄膜構成によっては仕様を満た
す構成が得られないと判定した場合（Ｓ７８）、処理を
Ｓ８に進めて、タイプＤの薄膜構成について検証する。
タイプＤの構成はＱＱＱ（λ／４、λ／４、λ／４）型
の薄膜構成である。

【００２９】Ｓ８では、Ｓ７の場合と同様、数学モデル
を用いて、仕様を満たす理論上の薄膜構成を演算する。
そして、Ｓ８１〜Ｓ８３においては、Ｓ７１〜Ｓ７３に
おける処理と同様に、数学モデルに基づいて演算された
各薄膜を、同等の振幅反射率を有する現実の材料で置き
換えて、仕様を満たす構成が得られるかどうかを判定
し、Ｓ８４において仕様を満たす薄膜構成が得られない
と判定した場合には、Ｓ８５〜Ｓ８７において、Ｓ７５
〜Ｓ７７と同様に、理論上の各薄膜を三層等価膜で置き
換えて仕様を満たす薄膜構成が得られないか否かを判定
する。

【００３０】Ｓ８８において、タイプＤの薄膜構成では
仕様を満たすことができないと判定した場合には、Ｓ９
に処理を進め、タイプＥの薄膜構成について判定を行
う。タイプＥはＱＨＱ（λ／４、λ／２、λ／４）型の
薄膜構成である。Ｓ９では、Ｓ７の場合と同様、数学モ
デルを用いて、仕様を満たす理論上の薄膜構成を演算す
る。そして、Ｓ９１〜Ｓ９３においては、Ｓ７１〜Ｓ７
３における処理と同様に、数学モデルに基づいて演算さ
れた各薄膜を、同等の振幅反射率を有する現実の材料で
置き換えて、仕様を満たす構成が得られるかどうかを判
定し、Ｓ９４において仕様を満たす薄膜構成が得られな
いと判定した場合には、Ｓ９５〜Ｓ９７において、Ｓ７
５〜Ｓ７７と同様に、理論上の各薄膜を三層等価膜で置
き換えて仕様を満たす薄膜構成が得られないか否かを判
定する。

【００３１】Ｓ９８において、タイプＥの薄膜構成では
仕様を満たすことができないと判定した場合には、Ｓ１
０に処理を進め、タイプＦの薄膜構成について判定を行
う。タイプＥはＱＱＱＱ（λ／４、λ／４、λ／４、λ
／４）型の薄膜構成である。Ｓ１０では、Ｓ７の場合と
同様、数学モデルを用いて、仕様を満たす理論上の薄膜
構成を演算する。そして、Ｓ１０１〜Ｓ１０３において
は、Ｓ７１〜Ｓ７３における処理と同様に、数学モデル
に基づいて演算された各薄膜を、同等の振幅反射率を有
する現実の材料で置き換えて、仕様を満たす構成が得ら
れるかどうかを判定し、Ｓ７４において仕様を満たす薄
膜構成が得られないと判定した場合には、Ｓ１０５〜Ｓ
１０７において、Ｓ７５〜Ｓ７７と同様に、理論上の各
薄膜を三層等価膜で置き換えて仕様を満たす薄膜構成が
得られないか否かを判定する。

【００３２】Ｓ１０８において、タイプＦの薄膜構成に
よっても仕様を満たす構成が実現できないと判定した場
合には、設計できないことを示すメッセージをディスプ
レイ３０３に表示して処理を終了する。また、上記処理
のいずれかのステップで仕様を満たす薄膜構成が得られ
た場合には、得られた薄膜構成をディスプレイ３０３に
表示すると共に、データを薄膜製造システム制御部３０
０に転送する。薄膜製造システム制御部３００には、薄
膜の材料およびその光学的な膜厚が薄膜構成データとし
て転送される。例えば、 AIR｜MgF₂（光学膜厚 170 nm ）｜Al₂O₃（光学膜厚148.
25 nm ）｜BK7 という結果が薄膜設計ＥＳ１００の出力データとして薄
膜製造システム制御部３００に転送される。この例では
基板としてＢＫ７、基板に近い方からアルミナ、フッ化
マグネシウムという順に薄膜を形成するという結果が得
られたことを示している。この例では、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）は波長593 nmの光に対するλ／４の光学的膜厚、
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）は波長680 nmの光に対
するλ／４の光学的膜厚という結果が得られている。

【００３３】なお、上記の例では反射防止膜の設計を例
にして説明したが、バンドパス膜やビームスプリッタ用
のコーティングなど各種の薄膜形成を同様にして行うこ
とができる。

【００３４】上記のように、薄膜設計ＥＳ１００によっ
て求められた薄膜構成を実現するための薄膜製造装置６
００の動作条件が、薄膜製造ＥＳ２００により各薄膜に
対して決定される。

【００３５】薄膜製造ＥＳ２００の知識ベース２０１お
よびデータベース２０２には、種々の薄膜を形成するた
めの薄膜製造装置６００の制御条件が格納されている。
制御条件とは、例えば、各種の薄膜材料に対応した、電
子銃６０３の制御パラメータ、製造装置の薄膜形成用チ
ャンバの真空度、基板の温度条件、ガス圧、膜物質の蒸
着条件、膜物質の量、成膜後のチャンバのリーク条件
（真空状態のチャンバに空気を入れる条件）、基板の使
用可能温度、膜厚をモニタするためのモニタガラスの利
用可能個数、膜物質と膜物質が入れられている坩堝との
対応関係などである。また、後述する動作条件補正デー
タもデータベースに格納されている。

【００３６】薄膜製造ＥＳ２００の推論エンジン２０３
は、インターフェース２０５を介して薄膜製造システム
制御部３００から入力される薄膜構成データと上記の制
御条件とに基づいて、各薄膜を形成するための最適な動
作条件を決定し、インターフェース２０５を介して薄膜
製造システム制御部３００に動作条件データ転送する。
ここで製造装置６００を動作させるための動作条件デー
タとしては、蒸着のスケージュール、蒸着する薄膜層毎
に、使用する坩堝を特定するデータ、蒸着初期真空度、
蒸着初期温度、導入するガス種別およびガス圧、電子銃
制御パラメータ、使用モニタ番号、蒸着の開始・終了を
規定するシャッタの開閉タイミング、蒸着終了後のリー
ク条件（空気導入条件）などがある。

【００３７】薄膜製造システム制御部３００は、薄膜設
計ＥＳ１００により入力された薄膜設計データと、薄膜
製造ＥＳ２００により入力された動作条件データと、さ
らに蒸着開始のコマンドを、インターフェース３０２を
介して薄膜製造装置制御部５００へ転送する。

【００３８】薄膜製造装置制御部５００は、インターフ
ェース５０４を介して薄膜製造システム制御部５００よ
り受け取った薄膜設計データおよび動作条件データをＲ
ＡＭ５０２に一旦格納した後、これらのデータに基づい
て薄膜製造装置６００を制御し、スケジュールに従って
薄膜形成（蒸着）の処理を実行する。

【００３９】以上のようにして薄膜が基板に形成される
と、基板は薄膜計測システム４００の計測部に移され
る。薄膜計測システム４００においては、成膜された基
板の分光光度特性を測定し、測定値をデータベース４０
２に格納する。

【００４０】薄膜製造システム制御部３００のＭＰＵ３
０１は、データベース４０２に格納された実測値と、理
論上の特性、および設計仕様とを比較し、必要に応じて
薄膜製造装置６００の動作条件を補正するための補正デ
ータを生成して、薄膜製造ＥＳ２００の知識ベース２０
１に動作条件補正データとして格納する。ここでは、薄
膜製造システム制御部３００および薄膜計測システム４
００は薄膜評価システムを構成することになる。上述の
動作条件補正データの生成および格納の処理について図
３を参照して説明する。

【００４１】図３は、動作条件補正データの生成処理を
説明する図である。この処理は、上述のように、薄膜製
造システム制御部３００のＭＰＵ３０１により実行され
る処理である。

【００４２】Ｓ５１において、ＭＰＵ３０１は、データ
ベース４０２に格納されている分光データ（実測デー
タ）と、設計仕様、および薄膜設計ＥＳ１００により決
定された設計データの比較を行う。まず、設計仕様が示
す分光カーブと分光カーブデータ（計測データ）とを比
較し、両者に大きな誤差が無いかどうか判定する。

【００４３】分光カーブデータが設計仕様と大きく違っ
ていない場合には、補正データをゼロとし（Ｓ５６）、
薄膜形成に使用された蒸着条件をそのまま装置製造ＥＳ
２００のデータベース２０２に格納する（Ｓ５７）。な
お、ここで蒸着条件をデータベース２０２に格納してい
るため、同種の薄膜構成を再度形成する場合には、デー
タベース２０２に格納された蒸着条件を参照することに
より演算処理を簡略化することができる。

【００４４】Ｓ５１において、設計仕様と分光カーブデ
ータとに大きな差異がある場合には、Ｓ５２以降の処理
で薄膜製造ＥＳ２００のデータベースに蒸着条件と共に
格納する補正データの演算を行う。

【００４５】設計仕様と分光カーブデータとが大きく異
なる主な原因として、各薄膜の膜厚が正しくない場合
と、形成された薄膜の屈折率が設計値と異なる場合とが
考えられる。Ｓ５２では、膜厚が正しくない場合につい
て検証する。すなわち、膜厚を変化させて設計データを
再計算し、再計算された設計値に対応する分光カーブが
分光カーブデータ（実測データ）に近づくかどうかを判
定する。この時、膜厚は、薄膜の各層ごと、薄膜を形成
する物質ごと、複数の層の膜厚を同時に変化させるとい
った種々の方法でシミュレーションを繰り返し行い、再
計算された設計データに対応する分光カーブが分光カー
ブデータに近づくかどうかを検証する。

【００４６】再計算された設計データに基づく分光カー
ブが分光カーブデータに最も近づいた時の分光カーブデ
ータと再計算値に対応する分光カーブとをＳ５３に於い
て比較する。両者のマッチの程度が大きい場合には、成
膜された薄膜構成が設計仕様を満たさない原因が膜厚の
補正により解消されると判定することができる。この場
合には、Ｓ５７において、薄膜形成に使用された蒸着条
件に加えて膜厚を制御するための蒸着条件の補正データ
を、薄膜製造ＥＳ２００のデータベース２０２に格納す
る。ここで蒸着条件に加えて補正データが格納されるた
め、同種の薄膜構成を再度形成する場合には、推論エン
ジン２０３はデータベース２０２のデータを参照するこ
とにより、好適な蒸着条件を速やかに決定することがで
きる。

【００４７】Ｓ５３において、膜厚を変えて再計算した
設計データと分光データとのマッチの程度が小さいと判
定された場合には、形成された薄膜の屈折率が設計通り
の値になっていないかどうかについてＳ５４以降の処理
において検証する。

【００４８】この場合には、Ｓ５４にて、各膜物質を、
物質毎に、あるいは各層ごとに屈折率を変えて設計デー
タを再計算し、再計算値に対応する分光カーブが分光カ
ーブデータ（計測データ）に近づくかどうかを検証す
る。再計算値に対応する分光カーブが最も分光カーブデ
ータに近づいた時の両者のマッチの度合いをＳ５５で判
定する。もしも両者のマッチの程度が大きい場合には、
データベース２０２に、設計値に対応した蒸着条件と共
に、再計算値に対応した分光カーブが分光カーブデータ
に近づくように設定された補正データを格納する。この
補正データは、同種の薄膜を再度形成する場合に推論エ
ンジン２０３により参照され、好適な動作条件の決定に
寄与する。なお、屈折率を変化させるため、蒸着レー
ト、基板温度、ガス圧等が補正される。

【００４９】なおＳ５５において、分光データと再計算
された設計値に対応する分光カーブとのマッチの程度が
小さいと判定された場合には、補正不能としてディスプ
レイ３０３にメッセージを表示し、補正データ生成処理
を終了する（Ｓ５８）。この場合には、蒸着条件もデー
タベース２０２には格納されない。

【００５０】上記の様にして、補正データが生成される
と、補正データがデータベース２０２に格納される。設
計仕様に基づいて薄膜設計ＥＳ１００が設計データを決
定する。薄膜製造ＥＳ２００は、データベース２０２に
格納された補正データを参照して、最終的に薄膜製造装
置６００により形成される薄膜の構成が設計データの膜
構成と一致するよう、蒸着条件を決定する。

【００５１】本実施の形態の薄膜製造システム１におい
ては、補正データを薄膜製造ＥＳ２００のデータベース
２０２に格納し、薄膜の製造条件を決定する際に補正を
加える構成となっているが、補正データを薄膜設計ＥＳ
１００のデータベース１０２に格納し、薄膜の設計段階
で補正を加える構成とすることも可能である。また、補
正パラメータに応じて薄膜設計ＥＳ１００と薄膜製造Ｅ
Ｓ２００のそれぞれで適宜補正を加えるような構成とす
ることも可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明の光学薄膜製造シ
ステムによれば、薄膜設計エキスパートシステムにより
薄膜構成を自動設計し、薄膜製造エキスパートシステム
により薄膜の蒸着条件を自動決定し、さらに、薄膜設計
ＥＳおよび薄膜製造ＥＳにより決定されたデータに基づ
いて成膜された薄膜を評価する薄膜計測システムを有
し、評価システムによる評価結果を薄膜設計ＥＳあるい
は薄膜製造ＥＳのデータ生成に反映させるため、仕様を
満たす薄膜構成を、容易に決定し生成することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態である薄膜製造システムの構
成を示すブロック図である。

【図２】薄膜設計エキスパートシステムの推論エンジン
により実行される薄膜設計処理を説明する図である。

【図３】補正データ生成処理を説明する図である。

【符号の説明】

１薄膜製造システム１００薄膜設計エキスパートシステム１０１知識ベース１０２データベース１０３推論エンジン２００薄膜製造エキスパートシステム２０１知識ベース２０２データベース２０３推論エンジン３００薄膜製造システム制御部３０１ＭＰＵ３０３ディスプレイ３０４キーボード４００薄膜計測システム４０１ＭＰＵ４０２データベース４０５計測部５００薄膜製造装置制御部５０１ＭＰＵ６００薄膜製造装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜の蒸着条件に従って光学薄膜を蒸着
するための光学薄膜製造システムであって、薄膜設計知識ベースと薄膜設計データベースと薄膜設計
推論エンジンを備え、前記薄膜設計推論エンジンが、光
学薄膜の設計仕様に基づいて前記薄膜設計知識ベースお
よび前記薄膜設計データベースの内容を参照して前記設
計仕様を満たす最適な薄膜構成を自動設計するよう構成
された薄膜設計エキスパートシステムと、薄膜製造知識ベースと薄膜製造データベースと薄膜製造
推論エンジンを備え、前記薄膜設計エキスパートシステ
ムより出力された前記薄膜構成に基づき、前記薄膜製造
推論エンジンが、前記薄膜製造知識ベースおよび前記薄
膜製造データベースの内容を参照して前記薄膜製造装置
における薄膜製造時の最適な蒸着条件を決定する薄膜製
造エキスパートシステムと、前記薄膜設計エキスパートシステムにより設計された薄
膜構成を、前記薄膜製造エキスパートシステムにより決
定された蒸着条件のもとで製造する薄膜製造装置と、前記薄膜製造装置により蒸着された前記薄膜の光学性能
を評価する薄膜評価システムと、を有し、少なくとも前記薄膜設計エキスパートシステムと前記薄
膜製造エキスパートシステムのいずれか一方は、前記評
価システムによる評価結果を参照して前記薄膜構成ある
いは前記蒸着条件を決定すること、を特徴とする光学薄
膜製造システム。
【請求項２】前記評価システムは、前記薄膜製造装置
により成膜された前記薄膜の分光カーブを測定し、前記
設計仕様に基づく分光カーブと比較することを特徴とす
る請求項１に記載の光学薄膜製造システム。
【請求項３】前記評価システムは、前記薄膜設計エキ
スパートシステムにより決定された薄膜構成において、
各薄膜の膜厚を変えて分光カーブを再計算し、再計算さ
れた分光カーブが前記成膜された前記薄膜の分光カーブ
とマッチする場合には、変更された膜厚を補正データと
して前記薄膜設計エキスパートシステムまたは前記薄膜
製造エキスパートシステムの知識ベースもしくはデータ
ベースに格納することを特徴とする請求項２に記載の光
学薄膜製造システム。