(57)【要約】【課題】透明な基板上に光学特性に応じた複数の膜層を形成する際に、膜厚さが漸減するグラデーション領域の濃度勾配を膜層毎に設定することの可能な成膜方法を提供する。【解決手段】減光膜は、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第１物質、第２物質の順に積層状に成膜し、この減光膜は膜厚さが略々等しい等濃度領域と、膜厚さが直線的に漸減するグラデーション領域とを有する。上記グラデーション領域は、上記基板とマスク開口を有するマスク板との間に形成された所定の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ように生成し、上記グラデーション領域は上記ターゲットをスパッタリングする際に動作ガスの成膜圧力の差、又は上記基板に印加するバイアス電圧の差、又は動作ガスの質量によって上記第１物質の濃度勾配と上記第２物質の濃度勾配が異なるように生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光の透過光量を抑制する減光膜を有する減光フィルタの成膜方法であって、
上記減光膜は、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第１物質、第２物質の順に積層状に成膜され、
この減光膜は膜厚さが略々等しい等濃度領域と、膜厚さが直線的に漸減するグラデーション領域とを有し、
上記グラデーション領域は、上記基板とマスク開口を有するマスク板との間に形成された所定の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ように生成され、
上記グラデーション領域は上記ターゲットをスパッタリングする際に動作ガスの成膜圧力の差、又は上記ターゲットに印加するスパッタ電圧の差、又は動作ガスの質量差によって上記第１物質の濃度勾配と上記第２物質の濃度勾配が異なるように生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】
前記第１の物質は光吸収性に富んだ金属膜を、前記第２の物質は誘電体膜をそれぞれ生成し、
前記グラデーション領域の金属膜の濃度勾配に対し、誘電体膜の濃度勾配が小さくなるように設定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】
前記誘電体膜と金属膜の膜形成は、
（１）前記基板を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）前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、
前記グラデーション領域は、上記回転ドラムの回転方向と直交する上記基板の上下端縁に前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成膜されることを特徴とする請求項２に記載の減光フィルタの成膜方法。
【請求項４】
基板と、
上記基板に積層状に形成された誘電体膜と金属膜とから構成され、
上記誘電体膜は、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、
上記誘電体膜と金属膜とは、
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領域を有し、
このグラデーション領域は上記ターゲットをスパッタリングする際に動作ガスの成膜圧力の差、又は上記ターゲットに印加するスパッタ電圧の差、又は動作ガスの質量差によって上記誘電体膜の濃度勾配と上記金属膜の濃度勾配が異なるように生成されていることを特徴とする減光フィルタ。
【請求項５】
前記グラデーション領域の金属膜の濃度勾配に対し、誘電体膜の濃度勾配が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の減光フィルタ。
【請求項６】
撮像光量絞り装置
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４又は５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。
【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、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】
従来このような減光フィルタは例えば特許文献１に開示されているように、基板に光吸収性に富んだ薄膜を形成している。そしてこの薄膜は膜厚さが等しく光の減衰率が均一な等濃度領域と膜厚さが直線的に漸減するグラデーション領域とを備えている。また、特許文献２にはこの減光膜を光吸収性に富んだ金属膜と誘電体膜とを積層状に数層重ね合わせることが開示されている。そして金属膜で光を減衰し、誘電体膜で光の透過量を調整し同時に反射防止する成膜構造が知られている。
【０００５】
そこで従来の金属膜層はニオブ（Ｎｂ）、クロメル（Ｃr−Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などで形成され、誘電体膜層はケイ素（Ｓｉ）、アルミ（Ａｌ）などの酸化物、窒化物、フッ化物などで形成されている。そして膜層の最上層（表面層）は例えばフッ化マグネシウムなどの硬質で撥水性に富んだ膜層で覆っている。これらの膜層はグラデーション領域で膜厚さが直線的に漸減するように構成されている。このような膜構造で光を減衰し、その透光量を調整するように構成されているが、誘電体膜（光の透過量抑制と反射を防止する中間層）の濃度勾配が大きいと十分な反射防止効果が得られない問題がある。
【０００６】
そこで特許文献３には光の反射を防止する誘電体膜（ＳｉＯ2など）の膜厚さをグラデーション領域で均一厚さに構成する膜構造が提案されている。また、特許文献４には同様にグラデーション領域で金属膜の膜厚さの傾斜勾配に対して誘電体膜の傾斜勾配を緩やかにする膜構造が提案されている。
【０００７】
一方、このようなグラデーション膜層の成膜方法としては、 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５には蒸着膜でグラデーション膜層を作成することが開示されている。
【０００８】
特許文献５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成膜方法が提案されている。そしてこの蒸発源と基板との間にマスク開口を有するマスク板を設け、このマスク開口と対向する基板上に等濃度領域を、その周辺にグラデーション領域を形成することが開示されている。
【０００９】
そこで特許文献５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５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。そしてこのステージと距離を隔てた位置に成膜開口５２を有するマスク５３を配置し、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。すると蒸着源から発散された成膜成分は、その一部がマスク開口５２から基板上に付着し、他はマスク５３に遮られる。
【００１０】
このような構造でステージ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。
【００１１】
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５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２００６−７８５６４号公報（図８）
【特許文献３】特開２００４−２０５７７７号公報（図１）
【特許文献４】特開２００５−３２６６８７号公報（図１）
【特許文献５】特開２００５−３４５７４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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領域を備えた減光フィルタが知られている。そしてこのグラデーション領域を真空蒸着装置で基板と蒸発源との間にマスク板を設けて成膜することも知られている。
【００１３】
そこで前掲特許文献３及び４に開示されているような膜構造、つまり複数層の膜層をそれぞれ濃度勾配が異なるように膜厚さを漸減させる成膜方法は、例えば特許文献３に開示されているように基板（蒸着傘に装着されている）に対してマスク板の位置を一層目（金属膜）の成膜のときと二層目（誘電体膜）の成膜のときとで異ならせることによって成膜している。
【００１４】
このような膜厚さ調整では、図１に示すような複数の基板を蒸着ステージに装着して同時に成膜するとき、マスク板と各基板の相対位置を正確に位置調整することは極めて難しいことであり、結果として図５（ｂ）に示すような理想的な成膜厚さ（同図破線）に対して同図鎖線で示すような成膜厚さが得られ、理想とする直線的な濃度勾配を得ることが出来ない。
【００１５】
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）で減光フィルタを生成することに着目し、スパッタ条件の設定によって濃度勾配を大小調整することが可能な成膜方法を案出するに至った。
【００１６】
本発明は透明な基板上に光学特性に応じた複数の膜層を形成する際に、膜厚さが漸減するグラデーション領域の濃度勾配を膜層毎に設定することの可能な成膜方法の提供をその主な課題としている。
更に本発明は光の反射を防止する誘電体膜を有する膜構成で、グラデーション領域で反射防止効果が低減することのない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】
【００１７】
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。
減光膜は、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第１物質、第２物質の順に積層状に成膜し、この減光膜は膜厚さが略々等しい等濃度領域と、膜厚さが直線的に漸減するグラデーション領域とを有する。上記グラデーション領域は、上記基板とマスク開口を有するマスク板との間に形成された所定の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ように生成し、上記グラデーション領域は上記ターゲットをスパッタリングする際に動作ガスの成膜圧力の差、又は上記ターゲットに印加するスパッタ電圧の差、又は動作ガスの質量差によって上記第１物質の濃度勾配と上記第２物質の濃度勾配が異なるように生成する。
【００１８】
前記第１の物質は光吸収性に富んだ金属膜を、前記第２の物質は誘電体膜をそれぞれ生成し、前記グラデーション領域の金属膜の濃度勾配に対し、誘電体膜の濃度勾配が小さくなるように設定される。
【００１９】
前記誘電体膜と金属膜の膜形成は、（１）前記基板を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）前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、前記グラデーション領域は、上記回転ドラムの回転方向と直交する上記基板の上下端縁に前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成膜される。
【００２０】
基板と、上記基板に積層状に形成された誘電体膜と金属膜とから構成し、上記誘電体膜は、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。上記誘電体膜と金属膜とは、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領域を有し、このグラデーション領域は上記ターゲットをスパッタリングする際に動作ガスの成膜圧力の差、又は上記ターゲットに印加するスパッタ電圧の差、又は動作ガスの質量差によって上記誘電体膜の濃度勾配と上記金属膜の濃度勾配が異なるように生成される。
【００２１】
前記グラデーション領域の金属膜の濃度勾配に対し、誘電体膜の濃度勾配が小さくなるように設定する。
【００２２】
本発明に係わる撮像光量絞り装置は、撮像光路に配置した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し、上記減光フィルタは上記の構成を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、第１第２複数の物質を動作ガスでスパッタリングして基板上にスパッタ粒子の膜を生成する際に、基板とマスク開口との間の成膜ギャップ内に発生するスパッタ粒子の拡散によって膜圧が漸減するグラデーション領域を形成する。このときターゲットをスパッタリングする動作ガスの圧力を調整するか、ターゲットに印加するスパッタ電源の供給電力量を調整することによってグラデーション領域の濃度勾配を第１物質と第２物質で異ならせるようにしたものであるから次の効果を奏する。
【００２４】
光の減衰膜を光吸収性に富んだ金属膜と、誘電体膜とで層状に形成する際に例えば金属膜は直線的に光の吸収特性が変化する濃度勾配に形成し、誘電体膜は光の反射防止効果が損なわれない緩やかな濃度勾配に生成することが可能となる。特にこの濃度勾配はチャンバ内に導入する動作ガスの成膜圧力を大小加減するか、或いはターゲットに印加する電圧、周波数などの供給電力量を調整することによって簡単に行うことが出来る。
【００２５】
従って、従来の真空蒸着装置で、マスク板の形状或いは基板に対する位置を調整することによって膜層毎に濃度勾配を形成する場合にはマスク板の位置ズレ、複数基板間のバラツキなどが生ずるのに比べ、至って簡単な蒸着条件のコントロールで膜厚さを調整することが出来る。
特に本発明は成膜圧力、又は供給電圧、又は動作ガスの質量を調整することによって濃度勾配を設定するものであるから、同一のスパッタリング装置で成膜基板の大きさ或いは成膜物質が異なってもグラデーション領域の膜厚さを最適厚さに簡単に調整することが出来る。
【００２６】
更に本発明は減光膜を光の吸収特性に富んだ金属膜と光の透過量及び光の反射を防止する誘電体膜とで構成する場合に、金属膜は直線的な濃度勾配に、減光膜は反射防止を妨げない緩やかな濃度勾配に形成することによって、光減衰特性と反射防止特性に優れた減光フィルタを提供することが可能であり、その製造コストも安価であるなどの顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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６（ｆ）に示すように基板（成膜ベース基材）１０上に光吸収性の減光膜２０を形成する。この減光膜２０は均一厚さで均一な透光率を有する等濃度領域２０ａと膜厚さが漸減するグラデーション領域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層２１と、光の透過量と反射を抑制する誘電体膜層２２とから積層状に構成される。この金属膜層２１と誘電体膜層２２は積層状に複数段形成され、図示のものは基板、金属膜層、誘電体膜層、金属膜層、誘電体膜層の順に積層され、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。
【００２９】
上述のように形成される減光フィルタ（ＮＤ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）上記金属膜層２１と誘電体膜層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。この蒸着ステージ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との間にスパッタ電圧を印加する。このスパッタ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、その電子或いは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。
【００３０】
（２）本発明は、上記金属膜層２１を光吸収性に富んだ金属物質のターゲット（第１ターゲット）で構成し、誘電体膜層２２を誘電性物質（Ｓｉ、Ａｌなど）のターゲット（第２ターゲット）で構成する。そしてこの第１、第２ターゲット２１、２２をスパッタリングする動作ガス（Ａrガス、Ｎｅガス）の成膜圧力Ｐを異ならせか、若しくはターゲットに供給するスパッタ電源の電力量を異ならせることを特徴としている。このスパッタリング条件の調整については後述するがこのような条件下で誘電体膜層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する。つまり、基板上にケイ素、アルミ合金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。
【００３１】
（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（ｂ）に示すように回転ドラム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３Ｘ−Ｘ方向に均一な距離関係に保持される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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）に示すようにドラムの回転軸方向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領域２０ｂが生成される。また開口中央部には等濃度膜層２０ａが生成される。この成膜状態を説明すると、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θに対してコサイン（cosθ）関数で減衰する（コサイン則）が究明されている。
【００３５】
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７（ａ）に示す余弦曲線となり、同図（ｂ）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４Ｘ−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領域２０ｂを形成することが可能である。
【００３６】
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。
【００３７】
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成膜厚さ（同図破線）に略々近似した膜厚さが得られた。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。
【００３８】
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（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（減衰層）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。
【００３９】
［フィルタの製造装置］
図８に示すスパッタリング装置について説明する。図８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。
【００４０】
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。図示のものは金属膜層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、誘電体膜層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。
【００４１】
この一対のスパッタ電極３５ａ、３５ｂには高周波の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、１００ＫＨｚ〜４０ＭＨｚの高周波電力が印加されるように構成されている。そして上記基板１０を装着する回転ドラム３１にはバイアス電圧が印加されるようになっている。また、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、ネオ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。
【００４２】
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（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は酸化され酸化物（例えばＳｉＯ2）の膜を生成する。
【００４３】
このように金属膜層２１と誘電体膜層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。
【００４４】
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には等濃度膜層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領域２０ｂが形成される。
【００４５】
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領域２０ｂを形成する際に上述の金属膜層２１と誘電体膜層２２とで「スパッタ電源の印加電圧を調整する」こと、又は「動作ガスの成膜圧力を調整する」こと、又は「動作ガスの質量を調整する」ことを特徴としている。以下これらの構成について説明する。
【００４６】
［スパッタ電源の供給電圧の調整］
上記スパッタ電極３５ａ、３５ｂには電源コイル３５ｃが連結され、電源コイル３５ｃに交流電源３５ｆが供給される（図８参照）。そこで第１エリア３６ａと第２エリア３６ｂに供給する電圧を異ならせる。この電圧の増減調整は、例えば前述の回転ドラム３１に印加するバイアス電圧を異ならせる。
【００４７】
従って、基板１０を装備した回転ドラム３１と、第１、第２、第３ターゲット３２ａ、３２ｂ、３２ｃからのスパッタ粒子の運動エネルギーはターゲットと基板とのによって異なる。そこで後述するように第１ターゲット３２ａをスパッタリングして基板１０に金属膜層２１を付着するときの印加電圧ｗ１と第２ターゲット３２ｂをスパッタリングして基板１０に誘電体膜層２２を付着するときの印加電圧ｗ２とを後者が大きくなる（ｗ１＜ｗ２）ように異ならせる。表面コーティング層２３を付着するときの電圧ｗ３も大きく（ｗ１＜ｗ３）に設定する。
【００４８】
［成膜圧力調整］
前述の第１エリア３６ａ、第２エリア３６ｂ及び第３エリア３６ｃには動作ガス（アルゴンガス、ネオンガス）がボンベ３８ｇから供給される。このエリア内のガス圧力は導入口３８ｉの調整弁３８ｖと吐出口３８ｔの調整弁３８ｗをコントローラ（不図示）で調整するようになっている。そこでこの各調整弁３８ｖ、３８ｗを調整することによってエリア内の活性ガスの成膜圧力を調整することが可能となる。そこで後述するように第１ターゲット（金属物質）３２ａをスパッタリングする第１エリア３６ａ内と、第２ターゲット（誘電体物質）３２ｂをスパッタリングする第２エリア３６ｂ内との動作ガスの成膜圧力を異ならせる。第１エリアの成膜圧力Ｐ１に対し第２エリアの成膜圧力Ｐ２が大きく（Ｐ１＜Ｐ２）に設定する。すると各ターゲットから飛翔するスパッタ粒子は粗の動作ガスイオン（Ａｒ＋など）と衝突しながらマスク板３４に到達するか、密のガスイオンと衝突しながらマスク板３４に到達する。そこでマスク板から成膜ギャップｄ内に拡散するスパッタ粒子の拡散量は前者が小さく（少なく）、後者が大きく（多く）なる。
【００４９】
［誘電体膜と金属膜の成膜工程の説明］
そこで本発明は上述の金属膜層２１と誘電体膜層２２を次のように成膜することを特徴としている。これを図５に基づいて説明するが同図は成膜圧力を変更する場合について説明する（供給電力量を変更する場合も同じ）。同図（ａ）に示すように基板１０上に第１の金属膜層２１を成膜する場合は動作ガスの成膜圧力を所定圧力Ｐ１（例えばＰａ）に設定する。このときのグラデーション領域の膜幅ΔＸは図示のようにゼロになるように成膜ギャップｄが設定してある。
【００５０】
次に図５（ｂ）に示す上記第１の金属膜層２１の上に誘電体膜層２２を成膜する場合は
ターゲット３２ｂをスパッタリングする際に第２エリア３６ｂに供給する動作ガスの成膜圧力Ｐ２を前記Ｐ１より大きい値に設定する。するとこの誘電体膜２２は膜端縁に図示Δｈの膜厚さを有する緩やかな濃度勾配に形成される。これはマスク開口３３の端縁３３ａから拡散するスパッタ粒子の拡散角度θ２（θ２＞θ１）が先の角度θ１より大きくなる為である。
【００５１】
次に図５（ｃ）に示す上記第１の金属膜層２１、第２の誘電体膜層２２上に第２の金属膜層２１を成膜する場合は前述の第１成膜（図５（ａ））と同様の成膜条件（成膜圧力Ｐ１、拡散角度θ１）に設定する。これにより第１の膜層と同様に直線的な濃度勾配の膜が得られる。
【００５２】
次に図６（ｄ）に示す上記第１の金属膜、第２の誘電体膜、第３の金属膜の上に誘電体膜を形成する場合は、前述の第２の成膜条件（図５（ｂ）と同様に成膜圧力Ｐ２、拡散角度θ１）に設定する。これにより第２の成膜と同様に緩やかな濃度勾配で膜端にΔｈの膜厚が形成される。
【００５３】
このように、複数段に成膜された後、その表面層にはコーティング層２３が成膜される。このコーティング層２３は比較的硬質で撥水性に富んだ材料でコーティングし、内部の誘電体膜層と金属膜層が経時的に劣化しないように成膜する。この場合は、前述の誘電体膜と同様に膜厚さの勾配が出来るだけ緩やかな成膜条件に設定する。例えば成膜圧力Ｐ３を（Ｐ３≧Ｐ２）に設定する。
【００５４】
図６（ｆ）に上述のように成膜した最終生成膜の膜層構造を示す。均一膜層（等濃度領域）は誘電体膜層と金属膜層がそれぞれ所定の膜厚さで構成され、グラデーション領域では膜厚さが直線的に漸減するように構成される。このとき金属膜層２１の勾配に対し誘電体膜層の勾配は緩やかな角度に形成されている。そして図６（ｇ）に示すように膜端縁の膜厚さは金属膜層が「ゼロ」、誘電体膜層が「Δｈ」に形成されている。
【００５５】
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領域２０ｂの成膜幅（前述のΔｘ）を誘電体膜層２２と金属膜層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領域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。
【００５６】
「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９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とグラデーション領域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】
【００５７】
【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、ターゲットから蒸着成分を飛翔させるモデル図。
【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す。
【図５】本発明に係わる減光フィルタの成膜方法であり、（ａ）は一層目の膜生成を示し、（ｂ）は二層目の膜生成を示し、（ｃ）は三層目の膜生成の説明図である。
【図６】本発明に係わる減光フィルタの成膜方法であり、（ｄ）は四層目の膜生成を示し、（ｅ）はコーティング層の膜生成を示し、（ｆ）は減光フィルタの膜層断面図であり、（ｇ）はグラデーション層の拡大断面図。
【図７】（ａ）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、（ｂ）は減光フィルタの濃度と成膜位置との関係図。
【図８】スパッタリング装置の上面図。
【図９】光量調整装置の配置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５８】
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    等濃度膜層
２０ｂ    グラデーション膜層
２１      金属膜層（第１ターゲット）
２２      誘電体膜層（第２ターゲット）
２３      コーティング層
３０      チャンバ
３０ａ    外筺ケース
３１      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
３８ｖ    調整弁
３８ｗ    調整弁
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
４５      バイアス電源
【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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【図８】
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【図９】
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