(57)【要約】【課題】透明な基板上に光学特性に応じた膜層を形成する際に、膜厚さが漸減するグラデーション層を安定してバラツキなく同時に複数の基板に成膜することの可能な成膜方法を提供する。【解決手段】誘電体膜層は、誘電性物質からなる蒸着ターゲットを動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子の被膜を形成した後、この被膜に反応性ガスを照射して生成された化合物で膜形成し、上記金属膜は、金属物質からなる蒸着ターゲットを動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子で膜形成する。そして上記誘電体膜層と金属膜の膜形成は、（１）上記基板を上記成膜チャンバ内に配置された円筒形状の回転ドラムに装着し、（２）上記蒸着ターゲットを板状材料で上記基板表面と略々平行に配置し、（３）上記回転ドラムにはマスク開口を有するマスク板を上記基板との間に所定の成膜ギャップを形成するように配置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜チャンバ内でターゲットを動作ガスでスパッタリングして基板上に光学特性の異なる少なくとも第１第２の物質から成る複数のターゲットを動作ガスでスパッタリングして誘電体膜層層と金属膜層を積層状に形成する減光フィルタの成膜方法であって、
上記誘電体膜層層は、
ターゲットを動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子で被膜を形成した後、この被膜にプラズマを照射して生成された化合物で膜形成され、
上記金属膜層は、
金属物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子若しくはスパッタ粒子と反応性ガスとの化合物で膜形成され、
上記誘電体膜層と金属膜層の膜形成は、
（１）上記基板を上記成膜チャンバ内に配置された円筒形状の回転ドラムに装着し、
（２）上記ターゲットを板状材料で上記基板表面と略々平行に配置し、
（３）上記回転ドラムにはマスク開口を有するマスク板を上記基板との間に所定の成膜ギャップを形成するように配置し、
上記回転ドラムを回転させながら上記ターゲットにスパッタ電圧を印加することによって膜形成され、
上記基板には上記回転ドラムの回転方向と直交する上下端縁に上記マスク板のマスク開口から上記成膜ギャップ内に生ずるスパッタ粒子の拡散で膜厚さが漸減するグラデーション層が形成されることを特徴とする減光フィルタの成膜方法。
【請求項２】
前記基板とマスク板は前記回転ドラムの円周上に配置され、
この基板とマスク板との間に配置されたスペーサ部材によって前記成膜ギャップが形成され、
上記マスク板に形成されたマスク開口の上下端縁の少なくとも一方は、上記回転ドラムの回転方向と一致する直線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の減光フィルタの成膜方法。
【請求項３】
前記誘電体膜層を形成する動作ガスの圧力と前記金属膜層を形成する動作ガスの圧力はそれぞれ異なる圧力で前記グラデーション層の膜端縁が略々一致するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の減光フィルタの成膜方法。
【請求項４】
前記誘電体膜層はケイ素（Ｓｉ）又はアルミ（Ａｌ）の酸化物、窒化物、フッ化物で形成され、
前記金属膜層はニオブ（Ｎｂ）、クロメル（Ｃr−Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）の光吸収性に富んだ金属、またはその酸化物又は窒化物で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の減光フィルタの成膜方法。
【請求項５】
前記基板は、ポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ノルボルネン系樹脂その他の透明プラスチックス又は透明ガラスで構成され、
この基板には成膜エリアのグラデーション膜層を形成する端縁部に切欠き開口が設けられ、
この切欠き開口はスパッタ粒子の拡散を調整する通孔を構成していることを特徴とする請求項１乃至４の何れかの項に記載の減光フィルタの成膜方法。
【請求項６】
基板と、
上記基板に積層状に形成された誘電体膜層と金属膜層とから構成され、
上記誘電体膜層層は、誘電性物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして被膜形成した後、反応性ガスを照射して成膜され、
上記金属膜層は、金属物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして成膜され、
上記誘電体膜層層と金属膜層とは、
上記ターゲットをスパッタリングする際に、上記基板との間に成膜ギャップを形成するマスク板のマスク開口縁からのスパッタ粒子の拡散によって膜厚さが漸減するグラデーション層を有していることを特徴とする減光フィルタ。
【請求項７】
前記グラデーション膜は前記誘電体膜層層と金属膜層で積層状に形成され、表面がフッ化マグネシウムその他の硬質膜でコーティングされていることを特徴とする請求項６に記載の減光フィルタ。
【請求項８】
撮像光路に配置され、撮像光量を調整する絞り羽根と、
上記絞り羽根に添着された減光フィルタと、から構成され、
上記減光フィルタは請求項６又は７に記載の構成を備えていることを特徴とする撮像光量絞り装置。
【請求項９】
基板上に誘電体膜層層と金属膜層を積層状に成膜する減光フィルタの製造装置であって、
成膜チャンバと、
上記成膜チャンバ内に配置された円筒形状の回転ドラムと、
上記回転ドラムに装着された複数の基板と、
上記成膜チャンバ内に区割された第１エリアに上記基板と距離を隔てて配置された誘電性物質から成る第１のターゲットと、
上記成膜チャンバ内の第２エリアに配置されたプラズマ（反応性ガス）の供給源と、
上記成膜チャンバ内の第３エリアに配置された金属物質から成る第２のターゲットと、
上記第１エリア及び第３エリアに配置されたスパッタリング用の動作ガス供給源と、
を備え、
上記第１及び第２のターゲットは板状材料で上記成膜チャンバ内に上記基板表面と略々平行に配置され、
上記回転ドラムにはマスク開口を有するマスク板が上記基板との間に所定の成膜ギャップを形成するように配置され、
上記回転ドラムを回転させながら上記ターゲットにスパッタ電圧を印加することによって膜形成され、
この膜形成は上記成膜ギャップ内に生ずるスパッタ粒子の拡散で膜厚さが漸減するグラデーション層を形成することを特徴とする減光フィルタの製造装置。
【請求項１０】
前記マスク板はマスク開口の上下端縁が前記回転ドラムの回転方向と一致するように配置され、
前記基板には上記回転ドラムの回転方向に沿って上下端縁にグラデーション層が形成されることを特徴とする請求項９に記載の減光フィルタの製造装置。
【請求項１１】
前記誘電体膜層を形成する動作ガスの圧力と前記金属膜層を形成する動作ガスの圧力はそれぞれ異なる圧力で前記グラデーション層の膜端縁が略々一致するように設定されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の減光フィルタの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えばビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置の光量を調整する減光フィルタと、その成膜方法、製造装置及び光量絞り装置に係わり、減光特性を有する薄膜をその濃度が連続的に漸減するグラデーション成膜の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にこの種の減光フィルタはＮＤフィルタ（Neutral  Density  Filter）として各種撮像装置に広く用いられている。このＮＤフィルタは樹脂或いはガラス製の基板に光吸収特性に優れた薄膜を形成している。そしてこのＮＤフィルタは全体が均一な単濃度の薄膜で成膜する場合と、濃度が連続的に変化（漸減）するグラデーション薄膜で成膜する場合が知られている。
【０００３】
近年、撮像装置の高解像化が進むに従い、明るい被写体条件下で光量を絞ると回折光の影響による画像ボケなど画質の劣化が顕著に現れる傾向にある。そこで例えば特許文献１に開示されているように光量を調整する絞り羽根にＮＤフィルタを添着し、小絞り時に発生する回折現象を抑えることが提案されている。単一濃度のＮＤフィルタの場合、ＮＤフィルタの端部と開口形状で形成される小絞りにより回折が発生し画質の劣化が現れる。その劣化を防止する為に開口径側に連続的に濃度が漸減するグラデーションフィルタが提案されている。
【０００４】
従来このようなグラデーションフィルタを作成する成膜方法としては、 マイクロ写真法（例えば特許第２７５４５１８号）で作成することも提案されているが、真空蒸着装置で作成することが広く用いられている。例えば特許文献２には蒸着膜でグラデーション層を作成することが開示されている。
【０００５】
特許文献２には真空蒸着装置（物理蒸着法）の試料ステージに基板（成膜ベース基材）を装着し、このステージを回転（公転）させながら蒸発成分を加熱蒸発させて基板に成膜するグラデーション成膜方法が開示されている。このように薄膜を真空蒸着、或いはスパッタ装置で生成することは広く知られている。
【０００６】
ところが一般に用いられている真空蒸着装置或いはスパッタ装置では膜厚さを直線的に変化（漸減）させる成膜は不可能である。つまりこの種の装置は均一な薄膜を生成することを目的に構成されている。そこで特許文献２は真空蒸着装置を用いてグラデーション膜を形成するため、次の工夫を行っている。この特許文献２のグラデーション膜の生成メカニズムを図１に示す。この成膜方法は基板５０を蒸着ステージ（蒸着傘）５１に同図（ｂ）のように放射状に多数装着する。そしてこの蒸着ステージ５１と距離を隔てた位置に開口５２を有するマスク５３を配置し、蒸着ステージ５１とマスク５３は同一軸Ｘを中心に回転（公転）するように装置内に装備する。そこでこの回転軸Ｘから所定量オフセットした位置Ｙに蒸着源５４が配置されている。このような状態で蒸着ステージ５１を回転し蒸着源から成膜成分を蒸発させる。すると蒸着源５４から発散された成膜成分は、その一部が開口５２から基板上に付着し、他はマスク５３に遮られる。
【０００７】
このような構造で蒸着ステージ５１とマスク５３を回転（公転）させると蒸着源５４との間には図２に示すような幾何学的関係が成立する。つまりステージ５１に装着された基板５０に対して蒸着源５４を点蒸発源として表現すると、この蒸着源５４は同図のように所定角度θで傾斜した円弧軌跡で回転する。そしてこの傾斜角度θはドーム形状のステージ５１に装着された基板５０の角度θと一致する。そこで基板５０には角度θで傾斜した円弧軌跡で蒸発源５４から蒸着成分がマスク５３の開口５２から投射される。従って基板上には同図（ｂ）に示すような膜厚さｄがｄ１からｄ２に漸減的に変化する膜層が形成される。この膜層によって透過光量は濃度の濃い部分（膜厚さｄ１）は透過率が大きく、濃度の薄い部分（膜厚さｄ２）は透過率が小さくなる。
【０００８】
従来のグラデーション膜を生成する場合は上述のように蒸着槽内で基板とターゲットとの間にマスク板を設け、このマスク開口に対して所定角度（図１に示すα角度）傾斜した位置から成膜成分（蒸発粒子）を蒸発させるようにして形成している。従って特許文献２には開示されていないが、ターゲットとマスク板との距離図１におけるＬ１は、マスク板と基板との距離ｄに比べて十分大きく（長く）設定し、ターゲットから投射される蒸着成分が平行光線のような直線を描くようにコントロールされている。これによって図２（ｂ）に示すように幾何学的に形成される膜厚さは直線的に変化することとなる。
【特許文献１】特許第２７５４５１８号公報（図１、図４）
【特許文献２】特開２００５−３４５７４６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように各種撮像装置において撮像光量を減衰する際に、光路中心に向かって濃度が漸減するような膜厚さに形成したグラデーションフィルタが知られている。そして従来はこのグラデーションフィルタを前掲特許文献１のような蒸着装置で成膜する方法を採っている。ところがこの方法による場合には、同時に複数枚のフィルタ素材を生成する場合に膜厚さが個々の素材毎に異なり歩溜まりが極端に悪いという問題を抱えている。つまり所定減衰率のフィルタを大量生産する際に、個々の減衰特性が異なり、光学的特性にバラツキが生ずる欠点がある。
【００１０】
これと共に、膜厚さが均一（直線的）に変化しない問題がある。これは図５（ｂ）に理想的な膜厚さを破線で表現するとき前掲特許文献２の方法で作成したフィルタは同図鎖線で示すように光学特性にバラツキが生ずる欠点がある。このように従来の蒸着装置によるグラデーションフィルタの成膜方法では複数の基板を同時生産すると個々の素材の光学特性に大きなバラツキが生ずる問題と、グラデーション膜層が直線的に減衰しない問題が知られている。従ってその生産には槽内の真空状態管理、蒸着成分の蒸着条件管理、蒸着成分の槽内浮遊条件管理など高度な経験と、ノウハウを要するとされている。
【００１１】
上述の特許文献２に開示の成膜方法における素材毎に光学特性のバラツキが発生する原因は次にあると思われる。まず前者は図２に幾何学的モデルを示すように基板５０（ａ、ｂ、ｃ）はドーム形状のステージ５１に、それぞれ角度θが異なる（θ１、θ２、θ３）状態で装着されている。そしてこの各基板５０に対応するマスク５３（ｘ、ｙ、ｚ）が同一の角度θ（θ１、θ２、θ３）で配置されている。この基板とマスクを装着したステージ（蒸着傘）に対して蒸発源５４はその回転中心から所定角度（図２に示すα角度）オフセットした位置に配置されている。
【００１２】
従って蒸着源５４から飛散した蒸着成分はそれぞれ異なる角度でマスクを通過し基板上に膜形成する。このため基板５０ａと基板５０ｂでは異なる幅の膜層が形成される。これと共に回転軸Ｘを中心に回転するステージ５１では蒸着源５４から蒸着成分が基板５０ａと基板５０ｂでは図示距離Ｌ１、Ｌ２が異なる。従って当然に両基板に成膜される膜厚さがことなる事となり、これが素材毎に光学特性のバラツキが生ずる原因と解析される。
【００１３】
次に上述の特許文献２に開示の成膜方法において膜層が直線的に減衰しない原因は次にあると思われる。同文献の成膜方法は図１に示すように基板とマスク板が回転する方向前後にグラデーション層を形成している。このためグラデーション層は基板に回転しながら蒸発源から放射された蒸着成分が付着する。このような成膜ではチャンバ内の雰囲気が基板の回転で変化する。この変化で付着される膜厚さが不安定となり幾何学的に形成される通りの膜厚さが得られない。これと共に同文献の蒸着槽内で蒸着物質を加熱して蒸着させる成膜方法では、成膜物質の粒子が大きいこと（後述する本発明の反応性スパッタリングによる成膜と比較）、この蒸着成分の粒子が大きいため、成膜条件が多少でも変化すると膜厚さが大きく異なる原因と解析される。これと同時に例えば蒸着成分として二酸化ケイ素を用いる場合に例えると蒸着源から蒸着する成分は「ＳｉＯ2」「ＳｉＯ」またその中間酸化物など不安定な状態で生成される。このようなオキサイドシフトが成膜手段によって無作為に発生するため安定した膜層を形成することが出来ないことに原因すると思われる。
【００１４】
そこで本発明者は既に知られている反応式スパッタリング装置（例えば特開平１１−２７９７５７号公報）でグラデーションフィルタを生成することに着目し、この場合に上述のバラツキが発生しない成膜方法を案出するに至った。
【００１５】
本発明は透明な基板上に光学特性に応じた膜層を形成する際に、膜厚さが漸減するグラデーション層を安定してバラツキなく同時に複数の基板に成膜することの可能な成膜方法を提供することをその主な課題としている。
更に本発明はグラデーション層の膜厚さを直線的に漸減することの可能であり、同時に経時的に劣化することのない減光フィルタの成膜方法、製造装置及びこれを用いた減光フィルタの提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を達成するため本発明は以下の構成を採用する。成膜チャンバ内でターゲットを動作ガスでスパッタリングして基板上に光学特性の異なる少なくとも第１第２の物質から成る複数のターゲットを動作ガスでスパッタリングして誘電体膜層層と金属膜層を積層状に形成する減光フィルタの成膜方法であって、上記誘電体膜層は、誘電性物質若しくは金属物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子で膜形成した後、形成された膜にプラズマを照射して生成された化合物で膜形成する。また上記金属膜層は、金属物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子で膜形成され、または形成された膜にプラズマを照射して生成された化合物で膜形成する。そして上記誘電体膜層と光吸収属膜の膜形成は、（１）上記基板を上記成膜チャンバ内に配置された円筒形状の回転ドラムに装着し、（２）上記ターゲットを板状材料で上記基板表面と略々平行に配置し、（３）上記回転ドラムにはマスク開口を有するマスク板を上記基板との間に所定の成膜ギャップを形成するように配置する。そこで上記回転ドラムを回転させながら上記ターゲットにスパッタ電圧を印加することによって膜形成し、上記基板には上記回転ドラムの回転方向と直交する上下端縁に上記マスク板のマスク開口から上記成膜ギャップ内に生ずるスパッタ粒子の拡散で膜厚さが漸減するグラデーション層を形成する。
【００１７】
上記基板とマスク板は上記回転ドラムの円周上に配置し、この基板とマスク板との間に配置されたスペーサ部材によって上記成膜ギャップを形成する。このマスク板に形成されたマスク開口の上下端縁の少なくとも一方は、上記回転ドラムの回転方向と一致する直線上に配置する。
【００１８】
上記誘電体膜層を形成する動作ガスの成膜圧力と上記金属膜層を形成する動作ガスの成膜圧力はそれぞれ異なる圧力で上記グラデーション層の膜端縁が略々一致するように設定する。
【００１９】
上記誘電体膜層はケイ素（Ｓｉ）又はアルミ（Ａｌ）の酸化物、窒化物、フッ化物で形成し、上記金属膜はニオブ（Ｎｂ）、クロメル（Ｃr−Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）の光吸収性に富んだ酸化物又は窒化物で構成する。
【００２０】
上記基板は、ポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ノルボルネン系樹脂その他の透明プラスチックス又は透明ガラスで構成し、この基板には成膜エリアのグラデーション膜層を形成する端縁部に切欠き開口を設け、この切欠き開口は上記動作ガスの成膜圧力を調整する通孔を構成する。
【００２１】
本発明に係わる減光フィルタは、基板と、上記基板に積層状に形成された誘電体膜層と金属膜層とから構成する。上記誘電体膜層は、誘電性物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして被膜形成した後、反応性ガスを照射して成膜し、上記金属膜層は、金属物質からなるターゲットを動作ガスでスパッタリングして成膜する。このとき上記誘電体膜層と金属膜層とは、上記ターゲットをスパッタリングする際に、上記基板との間に成膜ギャップを形成するマスク板のマスク開口縁からのスパッタ粒子の拡散によって膜厚さが漸減するグラデーション層を形成する。
【００２２】
上記グラデーション膜は上記誘電体膜層と金属膜層で積層状に形成され、表面がフッ化マグネシウムその他の硬質膜でコーティングする。
【００２３】
本発明にかかわる撮像光量絞り装置は、撮像光路に配置され、撮像光量を調整する絞り羽根と、上記絞り羽根に添着された減光フィルタとから構成する。そして上記減光フィルタは上述の構成を備える。
【００２４】
本発明に係わる減光フィルタの製造装置は、基板上に誘電体膜層と金属膜層を積層状に成膜する減光フィルタの製造装置であって、成膜チャンバと、上記成膜チャンバ内に配置された円筒形状の回転ドラムと、上記回転ドラムに装着された複数の基板と、上記成膜チャンバ内に区割された第１エリアに上記基板と距離を隔てて配置された誘電性物質から成る第１のターゲットと、上記成膜チャンバ内の第２エリアに配置された反応性ガスの供給源と、上記成膜チャンバ内の第３エリアに配置された金属物質から成る第２のターゲットと上記第１エリア及び第３エリアに配置されたスパッタリング用の動作ガス供給源とを備える。そして上記第１及び第２のターゲットは板状材料で上記成膜チャンバ内に上記基板表面と略々平行に配置し、上記回転ドラムにはマスク開口を有するマスク板が上記基板との間に所定の成膜ギャップを形成するように配置する。そこで上記回転ドラムを回転させながら上記ターゲットにスパッタ電圧を印加することによって膜形成し、この膜形成は上記成膜ギャップ内に生ずるスパッタ粒子の拡散で膜厚さが漸減するグラデーション層を形成する。
【００２５】
上記マスク板はマスク開口の上下端縁が上記回転ドラムの回転方向と一致するように配置する。上記基板には上記回転ドラムの回転方向に沿って上下端縁にグラデーション層を形成する。
【００２６】
上記誘電体膜層を形成する動作ガスの成膜圧力と上記金属膜層を形成する動作ガスの成膜圧力は、それぞれ異なる圧力で上記誘電体膜層の成膜端縁と上記金属膜層の成膜端縁とが略々一致するように設定する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、成膜チャンバ内に配置された円筒形状の回転ドラムの周面に基板を装着して膜形成する際に、ターゲットを板形状に構成して基板表面と略々平行に配置し、この基板と所定の成膜ギャップを形成するマスク板を介してターゲットをスパッタリングして成膜するようにしたものであるから次の効果を奏する。
【００２８】
回転ドラムに装着された基板とマスク板はターゲットに対して、回転ドラムの回転で成膜する際に常に同一の幾何学的位置関係が維持される。従って成膜する各ファクタの位置関係が安定しているため回転ドラムに複数の基板（成膜ベース基材）を配置しても略々均一の膜層が形成され、基板毎の膜層にバラツキが生ずることがない。
【００２９】
また、基板上に形成される誘電体膜層は、誘電性物質からなるターゲットを動作ガス（アルゴンガスなど）でスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子で膜形成され、または形成された膜にプラズマを照射して生成された化合物で膜形成されるため、均質で経時的に劣化する恐れがない。つまりケイ素（Ｓｉ）或いはアルミ（Ａｌ）の場合これらの微細粒子で基板に被膜を形成し、これに酸素、窒素、フッ素などの反応性ガスを照射して化合物の膜を形成するため、不安定な分子構造で成膜されることがない。従って使用環境下でこれらのガス（空気中では酸素、或いは窒素）によって誘電体膜層が変化して光学特性が劣化することがない。
【００３０】
特に本発明は、膜厚さが直線的に漸減するグラデーション層を基板との間に成膜ギャップを有するマスク開口から拡散するスパッタ粒子によって形成するものであるから、この粒子拡散はマスク開口の開口縁から周辺に向かって徐々に減衰する。従って従来の真空蒸着法における蒸着成分に比べ本発明のスパッタ粒子は極めて微細であるためマスク開口から周辺に拡散する際に光の拡散と同様に減衰し、基板上にはマスク開口の法線方向に均一な厚さの膜が生成され、その周辺には拡散角度に比例して徐々に減衰する厚さの膜（グラデーション膜）が形成される。
【００３１】
更に、このグラデーション膜をマスク開口の回転方向と直交する上下縁の周囲に拡散するスパッタ粒子で形成することによって、回転ドラムの回転による影響を抑えることが出来るため、より安定した（バラツキのない）膜厚さの減衰が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下図示の好適な実施の態様に基づいて本発明を詳述する。図３及び図４は本発明に係わる成膜方法の概念構成を示すモデル図であり、図３はターゲットから蒸着成分を飛翔させる概念図、図４は回転ドラムに装着された基板とターゲットとの配置関係を示す。
【００３３】
本発明に係わる減光フィルタの成膜方法について説明する。本発明の減光フィルタ（ＮＤフィルタ）４３は図５（ａ）に示すように基板（成膜ベース基材）１０上に光吸収性の薄膜層２０を形成する。この薄膜層２０は均一厚さで均一な透光率を有する単濃度膜層２０ａと膜厚さが漸減するグラデーション膜層２０ｂとに形成される。図示のものは光吸収性に富んだ金属膜の光吸収層２１と、光の反射特性を調整する中間層（誘電体膜層；以下同様）２２とから積層状に構成される。この光吸収層（金属膜；以下同様）２１と中間層２２は積層状に複数段形成され、図示のものは基板１０、光吸収層２１、中間層２２、光吸収層２１、中間層２２の順に積層され、最上層にコーティング層２３が形成されている。これらの成膜物質については後述する。
【００３４】
上述のように形成される減光フィルタ４３を本発明は以下のように成膜することを特徴としている。
（１）上記光吸収層２１と中間層２２を反応性スパッタリングで形成する。図３（ａ）に示すようにチャンバ３０内のステージ３１に基板１０（成膜ベース基材；以下同様）を装着し、この基板１０と対向するようにターゲット３２を配置する。このステージ３１はターゲット３２に対して相対的に回転するように円筒形状の回転ドラムで構成する。そしてターゲット３２をカソード電極に設置してステージ３１との間に電圧を印加する。この電圧は例えば高周波電源から供給する。そこで略々真空状態のチャンバ３０内に動作ガス（アルゴンガスを例示）を導入する。するとチャンバ内は動作ガスがプラズマ状態となり、そのイオンが高速で移動し、ターゲット３２に衝突する。これによりターゲット３２から粒子が飛翔（スパッタリング現象）し、基板１０に付着する。
【００３５】
（２）本発明は、上記光吸収層２１を光吸収性に富んだ金属物質のターゲットで構成し、中間層２２をＳｉ、Ａｌなどのターゲットでスパッタした誘電体物質で構成する。そして中間層２２は、この誘電性物質を動作ガスでスパッタリングして上記基板上にスパッタ粒子で膜形成され、または形成された膜にプラズマを照射して生成された化合物で膜形成する。つまり、基板上にＳｉ、Ａｌなどの粒子で被膜を形成し、次いで酸素ガス、窒素ガス、フッ素ガスなどの反応性ガスを照射する。これによって酸化膜、窒化膜、フッ化膜が生成される。
【００３６】
（３）そこで本発明は上記基板１０をチャンバ３０内の回転ドラム（ステージ；以下同様）３１に装着し、上記ターゲット３２をカソード電極に装着する際に、ターゲット３２を板状材料で面状蒸着源に構成すること、この板状材料を基板１０の表面と略々平行に配置することを特徴としている。図３（ａ）に示すように回転ドラム（ステージ）３１の周上に装着された基板１０と、この基板と距離Ｌ（飛翔距離）を隔ててターゲット３２を平行に配置する。これによって面状蒸着源と基板１０とは図３（ｂ）Ｘ−Ｘ方向に均一な距離関係に保持される。
【００３７】
次に本発明は、上記ターゲット３２と基板１０との間にマスク開口３３を有するマスク板３４を配置することを特徴としている。このマスク板３４は回転ドラム３１に基板１０とセットで装着することが好ましい。そしてマスク板３４と基板１０との間には所定の成膜ギャップｄを形成する。この成膜ギャップｄの設定については後述する。
【００３８】
特に上述の基板１０とマスク板３４とは回転ドラム３１の回転方向（図３（ｂ）に示すＹ−Ｙ）と直交するマスク開口３３の上下端縁３３ａ、３３ｂは少なくとも一方がＹ−Ｙ方向と一致するように配置する。図示の上端縁３３ａと下端縁３３ｂは互いに平行に形成され、この上下端縁３３ａ、３３ｂが回転ドラム３１の回転方向と一致するようにマスク板３４は回転ドラム３１に装着されている。
【００３９】
このような構成で回転ドラム３１を所定速度で回転させ、基板１０とターゲット３２との間に高周波電圧を印加し、同時に動作ガスをチャンバ内に導入する。これによって基板上に膜形成される。このときの成膜状態は図３（ａ）（ｂ）に示すように回転ドラム３１の回転軸方向Ｙ−Ｙのマスク開口３３の上端縁３３ａと下端縁３３ｂには成膜ギャップｄ内にスパッタ粒子の拡散によるグラデーション膜層２０ｂが生成される。また開口中央部には均一膜層２０ａが生成される。この成膜状態を図５（ａ）で説明すると、マスク開口３３の周縁（上下端縁及び左右端縁）から外周方向にスパッタ粒子の拡散が発生する。このスパッタ粒子の拡散は原子或いは分子の微細粒子で光と同様の拡散現象が生ずることが知られている。そしてこの拡散は拡散角度に比例して減衰することが究明されている。
【００４０】
従って基板１０上に生成されるマスク開口３３の外周部に形成される膜厚さは図５（ｂ）に示す余弦曲線に相似し、同図（ｃ）にＬｘで示す直線成分に沿った膜厚さが生成される。そして本発明はこのような膜生成をターゲット３２に対して回転する基板１０の回転方向と直交する図４（ａ）Ｘ−Ｘ方向に形成したことを特徴としている。これによって回転ドラム３１の回転の影響を受けることなく直線的に膜厚さが減衰するグラデーション膜層２０ｂを形成することが可能である。
【００４１】
上記マスク板３４の構成について説明すると、図３（ｂ）に示すように回転ドラム３１に基板１０を装着する。その具体的構成は図示しないが回転ドラム３１に装着治具を介して取付ける。このとき基板１０との間に枠状のスペーサ部材３４Ｓを設け、このスペーサ部材３４Ｓにマスク板３４を取付ける。そしてマスク板３４には成膜エリアに応じたマスク開口３３が設けられ、この開口３３の上端縁３３ａと下端縁３３ｂの少なくとも一方は回転ドラム３１の回転方向（図示Ｙ−Ｙ方向）と一致する線分を備えるように回転ドラム３１に取付ける。そして上記スペーサ部材３４Ｓで基板１０との間に成膜ギャップｄを形成する。この場合、成膜ギャップｄ（基板とマスク板との間隔）は、所望（設計値）の成膜幅ΔＸに対して次式で求められる。［ｄ＝ｋ×ΔＸ／tanθ］、この補正値ｋ及び拡散角度θはチャンバ内雰囲気から実験値として求める。
【００４２】
上述のように成膜されたグラデーション層は図５（ｂ）に実線で示すように理想的な濃度勾配（同図破線）に略々近似した膜厚勾配が得られた。これに対し前述した前掲特許文献２の真空蒸着による成膜方法では同図に鎖線で示すような直線性が乏しい膜厚さとなる。これから明らかなように本発明の成膜方法では膜厚さは直線的に漸減し、その濃度勾配も光の透過率も直線的に減衰することとなる。
【００４３】
以上説明した本発明の成膜方法について、具体的な実施形態を説明する。
［基板材質］
上述の基板１０は透明ガラス又は合成樹脂板で構成する。合成樹脂の場合例えばポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ノルボルネン系樹脂などを使用する。この他基板材質は使用環境に応じて好適な素材を選択する。
［誘電物質］
前述の誘電体膜層（中間層）は、ケイ素或いはアルミなどの酸化物、窒化物、フッ化物で構成する。このため蒸着ターゲット３２はＳｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミ）の板状部材を使用する。
［金属物質］
前述の金属膜（光吸収層）は、クロメル（ニッケル−クロム合金）、ニオブ（Ｎｂ）チタン（Ｔｉ）などでの光吸収性に富んだ金属酸化物を使用する。
［コーティング層］
上述のコーティング層２３としてはフッ化マグネシウムなどの硬質性或いは撥水性に富んだ材料を使用する。この場合にはターゲット３２としてＭｇＯ（マグネシウム酸化物）を使用する。
【００４４】
［フィルタの製造装置］
図６に示すスパッタリング装置について説明する。図６に示す装置は、チャンバ３０を形成する外筐ケース３０ａと、このチャンバ３０内に回転自在に内蔵された円筒形状の回転ドラム３１と、この回転ドラム３１に距離を隔てて配置されたスパッタ電極３５とで構成されている。
【００４５】
上記チャンバ３０内は略々真空に形成され、このため図示しない真空ポンプが備えられている。そしてチャンバ３０内は複数のエリア３６ａ〜３６ｄに遮蔽板３７で区割されている。図示のものは光吸収層２１を成膜する第１のターゲット３２ａ（以下「金属ターゲット」という）をスパッタリングする第１エリア３６ａと、中間層２２を成膜する第２のターゲット３２ｂ（以下「誘電体ターゲット」という）をスパッタリングする第２エリア３６ｂと、コーティング層２３を成膜する第３のターゲット３２ｃ（以下「コート層ターゲット」という）をスパッタリングする第３エリア３６ｃと、活性ガスを照射する第４エリア３６ｄとに区割されている。そして第１、第２、第３エリア３６ａ〜３６ｃには一対のスパッタ電極３５ａ、３５ｂがそれぞれ内蔵されている。
【００４６】
この一対のスパッタ電極３５ａ、３５ｂは交流電源に連結され、一方がカソード、他方がアノードとなるように配置されている。各スパッタ電極３５ａ、３５ｂは電源コイル３５ｃに結線され、交流電圧が印加されるように構成されている。上記第１、第２、第３エリア３６ａ〜３６ｃの各スパッタ電極３５ａ、３５ｂにはターゲット３２が装着されている。このターゲット３２は板状材料で構成され、面状蒸着源を構成する。また上記第１、第２、第３エリア３６ａ〜３６ｃにはコントローラ３８を介してアルゴンなどの動作ガスが導入されるようになっている。図示３８ｇはアルゴンガスの供給ボンベである。そして上記第４エリア３６ｄにはコントローラ３８を介して活性ガス（酸素ガス、窒素ガス、フッ素ガスなど）が供給ボンベ３８ｇから供給されるようになっている。
【００４７】
第４エリア３６ｄには反応性ガス発生室３９が設けられ、供給ボンベ３８ｇからのガスをプラズマ化して第4エリア３６ｄ内に照射するように構成されている。このような装置構成で回転ドラム３１を所定速度で回転し、第１エリア３６ａの金属ターゲット３２ａをスパッタリングして金属膜（例えばＮｂ）を基板１０上に付着し、次いで第２エリア３６ｂの誘導体ターゲット３２ｂをスパッタリングして誘電体膜層（例えばＳｉ）を基板１０上に付着する。次いで第４エリア３６ｄで活性ガス（例えばＯ2）を基板上に照射する。すると基板上の誘電体膜層は酸化され酸化物（例えばＳｉＯ2）の膜を生成する。
【００４８】
このように光吸収層２１と中間層２２とを複数層に積層した後、第３エリア３６ｃのコート層ターゲット３２ｃをスパッタリングして最上層にコーティング層２３を付着させる。
【００４９】
このように本発明は減光フィルタ（ＮＤフィルタ）４３を成膜する際に、回転ドラム３１に基板１０とマスク板３４を装着し、この基板１０に対して平行な面状蒸着源（上述の各ターゲット）から膜成分のスパッタ粒子を飛翔させて成膜する。このときマスク板３４と基板１０との間には所定間隔の成膜ギャップｄが形成されている。従ってマスク板３４のマスク開口３３に対応する基板１０には単濃度膜層２０ａと、マスク開口３３の上端縁３３ａと下端縁３３ｂの周辺には膜厚さが直線的に漸減するグラデーション膜層２０ｂが形成される。
【００５０】
このように本発明は回転する基板１０の回転方向と直交するマスク開口３３の上下縁にグラデーション膜層２０ｂを形成することを特徴としている。このためグラデーション膜層２０ｂは幾何学的な成膜モデルで成膜され、基板１０の回転などの条件に左右されることがない。
【００５１】
更に本発明は上述のコントローラ３８で動作ガスの導入量を加減することによって成膜圧力を調整することを特徴としている。この成膜圧力の調整によってグラデーション膜層２０ｂの成膜幅（前述のΔＸ）を誘電体膜層（中間層）２２と金属膜（光吸収層）２１とで端縁が一致させることが可能となる。つまり動作ガスの圧力調整によってグラデーション膜層２０ｂの厚さ勾配（濃度勾配）を膜層毎に設定するため、例えば誘電体膜層２２の厚さ勾配と金属膜２１の厚さ勾配をそれぞれ個別に設定することが出来る。
【００５２】
「光量調整装置の説明」
本発明に係わる光量調整装置Ｅは図７に示すように、基板４０と、この基板４０に形成された光路開口４１に１枚若しくは複数枚の光量調整羽根４２を開閉自在に配置する。そしてこの光量調整羽根４２で光路開口４１を通過する光量を大小調節する。図示のものは一対の羽根４２ａ、４２ｂで光量調整するように構成され、ぞれぞれの羽根には小絞り状態に光量調整するように狭窄部４２ｘ、４２ｙが形成してある。そこでその一方の羽根４２ａには狭窄部４２ｘにＮＤフィルタ４３が添着してある。このＮＤフィルタ４３は前述した基板１０上に成膜した単濃度膜層２０ａとグラデーション膜層２０ｂをカットして形成されている。そして光路中心に向かうに従って光の透過率が高くなるように光量調整羽根４２ａに添着されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の減光フィルタの成膜方法のモデル図であり、（ａ）は装置構成の説明図、（ｂ）は基板とマスク板の配置構成の説明図。
【図２】図１に示す従来の減光フィルタの成膜方法のモデル図であり、（ａ）はグラデーション膜層の成膜モデルを、（ｂ）はその基板に成膜する状態の拡大説明図。
【図３】本発明に係わる成膜方法の概念説明図であり、（ａ）は蒸着ターゲットから蒸着成分を飛翔させるモデル図、（ｂ）は要部拡大図。
【図４】回転ドラムに装着された基板とターゲットとの配置関係を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は断面図。
【図５】（ａ）本発明に係わる減光フィルタの形状説明図であり、（ｂ）は減光フィルタの濃度と成膜位置との関係図、（ｃ）は減光フィルタの成膜厚さと拡散距離との関係を示す模式図。
【図６】本発明に係わるスパッタリング装置の断面図。
【図７】光量調整装置の配置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５４】
Ｅ        光量調整装置
Ｆ        減光フィルタ（ＮＤフィルタ）
ｄ        成膜ギャップ
１０      基板（成膜ベース基材）
１１      ガス圧調整孔
２０      薄膜層
２０ａ    単濃度膜層
２０ｂ    グラデーション膜層
２１      光吸収層（金属膜）
２２      中間層（誘電体膜層）
２３      コーティング層
３０      チャンバ
３０ａ    外筺ケース
３１      蒸着ステージ（回転ドラム）
３２      ターゲット
３２ａ    第１のターゲット（金属ターゲット）
３２ｂ    第２のターゲット（誘導体ターゲット）
３２ｃ    第３のターゲット（コート層ターゲット）
３３      マスク開口
３３ａ    上端縁
３３ｂ    下端縁
３４      マスク板
３４Ｓ    スペーサ部材
３５      スパッタ電極（３５ａ、３５ｂ）
３５ｃ    電源コイル
３６ａ    第１エリア
３６ｂ    第２エリア
３６ｃ    第３エリア
３６ｄ    第４エリア
３７      遮蔽板
３８      コントローラ
３８ｇ    供給ボンベ
３９      反応性ガス発生室
４０      基板
４１      光路開口
４２      光量調整羽根（４２ａ、４２ｂ）
４２ｘ    狭窄部
４２ｙ    狭窄部
４３      ＮＤフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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