JPH11229135A - スパッタ装置および成膜方法 - Google Patents
スパッタ装置および成膜方法Info
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- JPH11229135A JPH11229135A JP5276598A JP5276598A JPH11229135A JP H11229135 A JPH11229135 A JP H11229135A JP 5276598 A JP5276598 A JP 5276598A JP 5276598 A JP5276598 A JP 5276598A JP H11229135 A JPH11229135 A JP H11229135A
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- Japan
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- substrate
- substrate holder
- film
- target
- sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スパッタ法によって成膜される薄膜の膜厚分
布を均一にする。 【解決手段】 複数のターゲット2a,2bを交互にス
パッタして多層膜を成膜する工程において、基板ホルダ
3を保持するアーム5aを矢印Aで示すように旋回させ
ることで、各ターゲット2a,2bに対する偏心量を調
節し、アーム5aを支持する駆動軸5bを軸方向に移動
させることで基板ホルダ3の高さを調節する。各ターゲ
ット2a,2bごとに、成膜材料やスパッタ圧力等に応
じて、各薄膜の膜厚分布が均一になるように基板ホルダ
3の相対位置を最適化することができる。
布を均一にする。 【解決手段】 複数のターゲット2a,2bを交互にス
パッタして多層膜を成膜する工程において、基板ホルダ
3を保持するアーム5aを矢印Aで示すように旋回させ
ることで、各ターゲット2a,2bに対する偏心量を調
節し、アーム5aを支持する駆動軸5bを軸方向に移動
させることで基板ホルダ3の高さを調節する。各ターゲ
ット2a,2bごとに、成膜材料やスパッタ圧力等に応
じて、各薄膜の膜厚分布が均一になるように基板ホルダ
3の相対位置を最適化することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光干渉効果を利用
した色分解ダイクロイックミラーや反射防止膜等の多層
膜を成膜するためのスパッタ装置および成膜方法に関す
るものである。
した色分解ダイクロイックミラーや反射防止膜等の多層
膜を成膜するためのスパッタ装置および成膜方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、色分解ダイクロイックミラーや反
射防止膜等の交互多層膜等を大面積で成膜するために
は、ターゲットとなる電極と基板ホルダを平行に配設し
た平行平板型のスパッタ装置が広く用いられている。
射防止膜等の交互多層膜等を大面積で成膜するために
は、ターゲットとなる電極と基板ホルダを平行に配設し
た平行平板型のスパッタ装置が広く用いられている。
【0003】図5は一従来例によるスパッタ装置を示す
もので、これは、真空排気手段を備えたチャンバ101
内に複数のターゲット102a,102bと基板ホルダ
103を平行に配設して、チャンバ101を所定の真空
度に排気したうえでスパッタガスを導入し、基板を保持
する基板ホルダ103を回転装置104によって回転さ
せながら第1のターゲット102aに高周波電力を投入
する。基板に飛来するスパッタ粒子によって所定の膜厚
の第1の薄膜が成膜されたら、第2のターゲット102
bに高周波電力を投入し、第2の薄膜を積層する。この
工程を繰り返すことで、交互多層膜を製作する。
もので、これは、真空排気手段を備えたチャンバ101
内に複数のターゲット102a,102bと基板ホルダ
103を平行に配設して、チャンバ101を所定の真空
度に排気したうえでスパッタガスを導入し、基板を保持
する基板ホルダ103を回転装置104によって回転さ
せながら第1のターゲット102aに高周波電力を投入
する。基板に飛来するスパッタ粒子によって所定の膜厚
の第1の薄膜が成膜されたら、第2のターゲット102
bに高周波電力を投入し、第2の薄膜を積層する。この
工程を繰り返すことで、交互多層膜を製作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、交互多層膜を構成する複数の薄膜を、
それぞれ所定の膜厚で均一に成膜するには、成膜材料の
種類ごとにスパッタ圧力等の成膜条件を高精度で制御す
る必要がある。従って、成膜工程が複雑で、コスト高で
あり、しかも、スパッタ圧力等の成膜条件を管理するの
みでは充分に均一な膜厚分布を得るのは難しいという未
解決の課題がある。
の技術によれば、交互多層膜を構成する複数の薄膜を、
それぞれ所定の膜厚で均一に成膜するには、成膜材料の
種類ごとにスパッタ圧力等の成膜条件を高精度で制御す
る必要がある。従って、成膜工程が複雑で、コスト高で
あり、しかも、スパッタ圧力等の成膜条件を管理するの
みでは充分に均一な膜厚分布を得るのは難しいという未
解決の課題がある。
【0005】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、成膜材料やスパッタ
圧力等の成膜条件に応じて基板とターゲットの相対位置
を変化させることで、多層膜の各薄膜ごとに均一な膜厚
分布を得ることのできるスパッタ装置および成膜方法を
提供することを目的とするものである。
課題に鑑みてなされたものであり、成膜材料やスパッタ
圧力等の成膜条件に応じて基板とターゲットの相対位置
を変化させることで、多層膜の各薄膜ごとに均一な膜厚
分布を得ることのできるスパッタ装置および成膜方法を
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のスパッタ装置は、チャンバ内で基板を保持
する基板ホルダと、該基板ホルダに対向する複数のター
ゲットと、各ターゲットと前記基板ホルダの間の相対位
置を個別に調節するための位置調節手段を有することを
特徴とする。
めに本発明のスパッタ装置は、チャンバ内で基板を保持
する基板ホルダと、該基板ホルダに対向する複数のター
ゲットと、各ターゲットと前記基板ホルダの間の相対位
置を個別に調節するための位置調節手段を有することを
特徴とする。
【0007】位置調節手段が、基板ホルダを保持する支
持部材とこれを所定の軸のまわりに旋回させる駆動手段
を備えているとよい。
持部材とこれを所定の軸のまわりに旋回させる駆動手段
を備えているとよい。
【0008】また、位置調節手段が、基板ホルダを保持
する支持部材とこれを所定の軸方向に移動させる駆動手
段を備えているとよい。
する支持部材とこれを所定の軸方向に移動させる駆動手
段を備えているとよい。
【0009】
【作用】同じチャンバ内で複数のターゲットを交互にス
パッタして基板上に多層膜を成膜する工程において、各
ターゲットの材料やスパッタ圧力等の成膜条件に応じ
て、ターゲットに対する基板ホルダの偏心量や高さ等の
相対位置を調節して、所定の膜厚で膜厚分布が均一にな
るように最適化する。
パッタして基板上に多層膜を成膜する工程において、各
ターゲットの材料やスパッタ圧力等の成膜条件に応じ
て、ターゲットに対する基板ホルダの偏心量や高さ等の
相対位置を調節して、所定の膜厚で膜厚分布が均一にな
るように最適化する。
【0010】スパッタ圧力等の成膜条件を調節すること
のみによって膜厚の制御を行なう場合に比べて、簡単か
つ高精度に膜厚分布を均一にできる。これによって、色
分解ダイクロイックミラーや反射防止膜等の多層膜の高
品質化と製造コストの低減に大きく貢献できる。
のみによって膜厚の制御を行なう場合に比べて、簡単か
つ高精度に膜厚分布を均一にできる。これによって、色
分解ダイクロイックミラーや反射防止膜等の多層膜の高
品質化と製造コストの低減に大きく貢献できる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【0012】図1は一実施の形態によるスパッタ装置を
示すもので、真空排気手段を備えたチャンバ1内に複数
のターゲット2a,2bと基板ホルダ3を平行に配設し
て、チャンバ1を所定の真空度に排気したうえでスパッ
タガスを導入し、基板を保持する基板ホルダ3を回転軸
4によって回転させながら第1のターゲット2aに高周
波電力を投入する。基板に飛来するスパッタ粒子によっ
て所定の膜厚の第1の薄膜が成膜されたら、第2のター
ゲット2bに高周波電力を投入し、第2の薄膜を積層す
る。この工程を繰り返すことで、交互多層膜を製作す
る。
示すもので、真空排気手段を備えたチャンバ1内に複数
のターゲット2a,2bと基板ホルダ3を平行に配設し
て、チャンバ1を所定の真空度に排気したうえでスパッ
タガスを導入し、基板を保持する基板ホルダ3を回転軸
4によって回転させながら第1のターゲット2aに高周
波電力を投入する。基板に飛来するスパッタ粒子によっ
て所定の膜厚の第1の薄膜が成膜されたら、第2のター
ゲット2bに高周波電力を投入し、第2の薄膜を積層す
る。この工程を繰り返すことで、交互多層膜を製作す
る。
【0013】基板ホルダ3は、駆動手段である駆動装置
5から懸下された支持部材であるアーム5aの自由端に
保持され、回転軸4は、駆動装置5の駆動軸5bと一体
であるギヤ5c、ベルト5dおよびギヤ5eを介して回
転駆動される。アーム5aは、駆動装置5の駆動軸5b
を中心として矢印Aで示すように旋回自在であり、図2
に示すように、アーム5aを旋回させることでその振れ
角を調節し、第1、第2のターゲット2a,2bに対す
る基板ホルダ3の偏心量Sを変化させることができる
(図3参照)。
5から懸下された支持部材であるアーム5aの自由端に
保持され、回転軸4は、駆動装置5の駆動軸5bと一体
であるギヤ5c、ベルト5dおよびギヤ5eを介して回
転駆動される。アーム5aは、駆動装置5の駆動軸5b
を中心として矢印Aで示すように旋回自在であり、図2
に示すように、アーム5aを旋回させることでその振れ
角を調節し、第1、第2のターゲット2a,2bに対す
る基板ホルダ3の偏心量Sを変化させることができる
(図3参照)。
【0014】また、駆動装置5の駆動軸5bは、その軸
方向に進退自在であり、駆動軸5bの突出量を調節する
ことで、基板ホルダ3の高さHを変化させることができ
る。
方向に進退自在であり、駆動軸5bの突出量を調節する
ことで、基板ホルダ3の高さHを変化させることができ
る。
【0015】基板ホルダ3に保持された基板に前述の第
1、第2の薄膜をそれぞれ成膜するに際しては、ターゲ
ット2a,2bの材料(成膜材料)の種類や、スパッタ
圧力等の成膜条件に合わせてアーム5aの振れ角と駆動
軸5bの突出量を調節し、基板の高さHと偏心量Sをそ
れぞれ最適化する。これによって、各薄膜の膜厚分布を
極めて均一にすることができる。その理由は以下の通り
である。
1、第2の薄膜をそれぞれ成膜するに際しては、ターゲ
ット2a,2bの材料(成膜材料)の種類や、スパッタ
圧力等の成膜条件に合わせてアーム5aの振れ角と駆動
軸5bの突出量を調節し、基板の高さHと偏心量Sをそ
れぞれ最適化する。これによって、各薄膜の膜厚分布を
極めて均一にすることができる。その理由は以下の通り
である。
【0016】図4に示すように、ターゲットT上からの
スパッタ粒子の分布が蒸着の余原則に従うと仮定する。
基板W上の膜厚分布は、ターゲットT上の微少面積から
の余原則ルールで表される微少堆積膜の総和として計算
できる。すなわち、膜厚Dは、スパッタ距離L、ターゲ
ットT上の出射角α、基板W上の入射角βにより
スパッタ粒子の分布が蒸着の余原則に従うと仮定する。
基板W上の膜厚分布は、ターゲットT上の微少面積から
の余原則ルールで表される微少堆積膜の総和として計算
できる。すなわち、膜厚Dは、スパッタ距離L、ターゲ
ットT上の出射角α、基板W上の入射角βにより
【0017】
【数1】 で表される(kは比例定数)。
【0018】cosα,cosβ,Lは、それぞれ、タ
ーゲットTから基板Wまでの高さHと偏心量Sから算出
できる値である。
ーゲットTから基板Wまでの高さHと偏心量Sから算出
できる値である。
【0019】従って、基板W上の各位置における膜厚
は、基板Wの高さHと、偏心量Sを適正化することで極
めて効果的に均一化できる。
は、基板Wの高さHと、偏心量Sを適正化することで極
めて効果的に均一化できる。
【0020】基板の高さH,偏心量Sの2つの最適値
は、ターゲットの材料の種類や、スパッタ圧力等の成膜
条件によって異なるものであるから、これらに合わせて
予め基板の高さH,偏心量Sの最適値を制御装置に記録
しておき、自動的にセットすることもできる。
は、ターゲットの材料の種類や、スパッタ圧力等の成膜
条件によって異なるものであるから、これらに合わせて
予め基板の高さH,偏心量Sの最適値を制御装置に記録
しておき、自動的にセットすることもできる。
【0021】このようなスパッタ装置により、例えば、
均一性にすぐれた色分解ダイクロイックミラーや、反射
防止膜を極めて低コストで成膜できる。
均一性にすぐれた色分解ダイクロイックミラーや、反射
防止膜を極めて低コストで成膜できる。
【0022】なお、本装置は、上記の干渉薄膜に限ら
ず、大面積で、交互多層膜を積層する用途に広く適用で
きる。
ず、大面積で、交互多層膜を積層する用途に広く適用で
きる。
【0023】(実施例1)6インチターゲットを2基備
えたスパッタ装置を使用して、一方のターゲットには石
英ターゲット、他方のターゲットにはチタンターゲット
を用いる。
えたスパッタ装置を使用して、一方のターゲットには石
英ターゲット、他方のターゲットにはチタンターゲット
を用いる。
【0024】直径200mmのガラス基板を基板ホルダ
に装着し、チャンバを排気する。基板ホルダを高さ10
cm、偏心量5cmの位置にセットし、基板を回転させ
る。
に装着し、チャンバを排気する。基板ホルダを高さ10
cm、偏心量5cmの位置にセットし、基板を回転させ
る。
【0025】高真空に30分維持後、酸素:アルゴンを
50%混合したスパッタガスを100ccm流し、圧力
を3×10-3Torrに保ち、チタンターゲットに高周
波電力を投入して、スパッタ成膜を開始する。酸化チタ
ン膜の光学的膜厚が設計波長の1/4λの膜厚になった
ところで、石英ターゲットに向かって基板ホルダを移動
し、基板ホルダを高さ10cm、偏心量4.5cmの位
置にセットして、基板を回転させ、石英膜を1/4λの
膜厚に成膜する。これらの操作を10回繰り返すことに
より、10層の交互多層膜からなるダイクロイックミラ
ーを200mmΦの基板に均一に成膜することができ
た。
50%混合したスパッタガスを100ccm流し、圧力
を3×10-3Torrに保ち、チタンターゲットに高周
波電力を投入して、スパッタ成膜を開始する。酸化チタ
ン膜の光学的膜厚が設計波長の1/4λの膜厚になった
ところで、石英ターゲットに向かって基板ホルダを移動
し、基板ホルダを高さ10cm、偏心量4.5cmの位
置にセットして、基板を回転させ、石英膜を1/4λの
膜厚に成膜する。これらの操作を10回繰り返すことに
より、10層の交互多層膜からなるダイクロイックミラ
ーを200mmΦの基板に均一に成膜することができ
た。
【0026】(実施例2)6インチターゲットを2基備
えたスパッタ装置を使用して、一方のターゲットには石
英ターゲット、他方のターゲットにはタンタルターゲッ
トを用いる。
えたスパッタ装置を使用して、一方のターゲットには石
英ターゲット、他方のターゲットにはタンタルターゲッ
トを用いる。
【0027】直径200mmのガラス基板を基板ホルダ
に装着し、チャンバを排気する。基板ホルダを高さ10
cm、偏心量5cmの位置にセットし、基板を回転させ
る。
に装着し、チャンバを排気する。基板ホルダを高さ10
cm、偏心量5cmの位置にセットし、基板を回転させ
る。
【0028】高真空に30分維持後、酸素:アルゴンを
50%混合したスパッタガスを100ccm流し、圧力
を3×10-3Torrに保ち、タンタルターゲットに高
周波電力を投入して、スパッタ成膜を開始する。設計波
長の1/2λの膜厚に五酸化タンタル膜を成膜したとこ
ろで、石英ターゲットに向かって基板ホルダを移動し、
基板ホルダを高さ10cm、偏心量4.5cmの位置に
セットして、基板を回転させ、石英膜を1/4λの膜厚
に成膜する。このようにして、均一な反射防止膜を製作
することができた。
50%混合したスパッタガスを100ccm流し、圧力
を3×10-3Torrに保ち、タンタルターゲットに高
周波電力を投入して、スパッタ成膜を開始する。設計波
長の1/2λの膜厚に五酸化タンタル膜を成膜したとこ
ろで、石英ターゲットに向かって基板ホルダを移動し、
基板ホルダを高さ10cm、偏心量4.5cmの位置に
セットして、基板を回転させ、石英膜を1/4λの膜厚
に成膜する。このようにして、均一な反射防止膜を製作
することができた。
【0029】(実施例3)6インチターゲットを2基備
えたスパッタ装置を使用して、一方のターゲットには銅
ターゲット、他方のターゲットにはアルミターゲットを
使用する。
えたスパッタ装置を使用して、一方のターゲットには銅
ターゲット、他方のターゲットにはアルミターゲットを
使用する。
【0030】直径200mmのシリコン基板を基板ホル
ダに装着し、チャンバを排気する。基板ホルダを高さ1
0cm、偏心量5cmの位置にセットし、基板を回転さ
せる。
ダに装着し、チャンバを排気する。基板ホルダを高さ1
0cm、偏心量5cmの位置にセットし、基板を回転さ
せる。
【0031】高真空に30分維持後、アルゴンガスを1
00ccm流し、圧力を5×10-3Torrに保ち、銅
ターゲットに高周波電力を投入して、スパッタ成膜を開
始する。膜厚1μの膜に成膜したところで、アルミター
ゲットに向かって基板ホルダを移動し、基板ホルダを高
さ10cm、偏心量4cmの位置にセットし、基板を回
転させて、アルミ膜を0.5μの膜厚に成膜した。この
ようにして、シリコン基板上に均一な電極膜を成膜する
ことができた。
00ccm流し、圧力を5×10-3Torrに保ち、銅
ターゲットに高周波電力を投入して、スパッタ成膜を開
始する。膜厚1μの膜に成膜したところで、アルミター
ゲットに向かって基板ホルダを移動し、基板ホルダを高
さ10cm、偏心量4cmの位置にセットし、基板を回
転させて、アルミ膜を0.5μの膜厚に成膜した。この
ようにして、シリコン基板上に均一な電極膜を成膜する
ことができた。
【0032】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0033】成膜材料やスパッタ圧力等の成膜条件に応
じて基板とターゲットの相対位置を変化させることで、
各薄膜ごとの膜厚分布を極めて均一にすることができ
る。これによって、高品質な多層膜を安価に製造でき
る。
じて基板とターゲットの相対位置を変化させることで、
各薄膜ごとの膜厚分布を極めて均一にすることができ
る。これによって、高品質な多層膜を安価に製造でき
る。
【図1】一実施の形態によるスパッタ装置を示す模式立
面図である。
面図である。
【図2】図1の装置を示す模式平面図である。
【図3】基板ホルダの偏心量と高さを説明する図であ
る。
る。
【図4】蒸着の余原則を説明する図である。
【図5】一従来例を示す模式立面図である。
1 チャンバ 2a,2b ターゲット 3 基板ホルダ 4 回転軸 5 駆動装置 5a アーム 5b 駆動軸
Claims (4)
- 【請求項1】 チャンバ内で基板を保持する基板ホルダ
と、該基板ホルダに対向する複数のターゲットと、各タ
ーゲットと前記基板ホルダの間の相対位置を個別に調節
するための位置調節手段を有するスパッタ装置。 - 【請求項2】 位置調節手段が、基板ホルダを保持する
支持部材とこれを所定の軸のまわりに旋回させる駆動手
段を備えていることを特徴とする請求項1記載のスパッ
タ装置。 - 【請求項3】 位置調節手段が、基板ホルダを保持する
支持部材とこれを所定の軸方向に移動させる駆動手段を
備えていることを特徴とする請求項1記載のスパッタ装
置。 - 【請求項4】 複数のターゲットを交互にスパッタする
ことによって基板上に多層膜を成膜する成膜方法であっ
て、各ターゲットをスパッタする工程において該ターゲ
ットと前記基板との間の相対位置を個別に調節すること
を特徴とする成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5276598A JPH11229135A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | スパッタ装置および成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5276598A JPH11229135A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | スパッタ装置および成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229135A true JPH11229135A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12923979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5276598A Pending JPH11229135A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | スパッタ装置および成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11229135A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001044534A1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-21 | Hitachi, Ltd | Method and apparatus for thin film deposition |
| JP2006265692A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Cyg Gijutsu Kenkyusho Kk | スパッタ装置 |
| WO2010038593A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | ハードバイアス積層体の成膜装置および成膜方法、並びに磁気センサ積層体の製造装置および製造方法 |
-
1998
- 1998-02-18 JP JP5276598A patent/JPH11229135A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001044534A1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-21 | Hitachi, Ltd | Method and apparatus for thin film deposition |
| JP2006265692A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Cyg Gijutsu Kenkyusho Kk | スパッタ装置 |
| WO2010038593A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | ハードバイアス積層体の成膜装置および成膜方法、並びに磁気センサ積層体の製造装置および製造方法 |
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