(57)【要約】【課題】製造時或いは経年変化で歪曲する恐れが少ない光学フィルタを簡単な方法で安価に製造することが可能な光学フィルタの成膜方法を提供する。【解決手段】チャンバ内に回転自在に配置された基板ドラムに基板プレートを装着した基板ホルダをセットする基板セット工程と上記基板ドラムにセットされた基板プレートの表面に、上記基板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する表面成膜工程と、上記表面成膜工程の後、上記ターゲットにスパッタ電圧を印加しない状態で上記基板ホルダを回転させて上記基板プレートの裏面を上記ターゲットに対向配置する成膜面反転工程と、上記基板プレートの表裏面を反転させた後、上記基板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上記基板プレートの裏面に膜形成する裏面成膜工程とを備え、基板プレートの表裏面に同一バッチでそれぞれ成膜する。【選択図】図５
2009155683.tif 000002
【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プレートの表裏面に減光膜層を形成する光学フィルタの成膜方法であって、
上記チャンバ内に回転自在に配置された基板ドラムに基板プレートを装着した基板ホルダをセットする基板セット工程と、
上記基板ドラムにセットされた基板プレートの表面に、上記基板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する表面成膜工程と、
上記表面成膜工程の後、上記ターゲットにスパッタ電圧を印加しない状態で上記基板ホルダを回転させて上記基板プレートの裏面を上記ターゲットに対向配置する成膜面反転工程と、
上記基板プレートの表裏面を反転させた後、
上記基板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上記基板プレートの裏面に膜形成する裏面成膜工程と、
を備え、基板プレートの表裏面に同一バッチでそれぞれ成膜することを特徴とする光学フィルタの成膜方法。
【請求項２】
前記表面成膜工程では、前記基板ドラムを正方向に回転し、
前記裏面成膜工程では、前記基板ドラムを逆方向に回転し、
前記成膜面反転工程では、上記基板ドラムの正逆回転方向で前記基板プレートホルダに固定された基板プレートの表裏面を反転することを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタの成膜方法。
【請求項３】
前記基板プレートホルダには、マスク開口を有するマスク板が前記基板プレート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、
前記基板プレートの表面及び／又は裏面に成膜する際に、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請求項１に記載の光学フィルタの成膜方法。
【請求項４】
前記マスク板は成膜形状が異なる２つ以上のマスク開口を有し、このマスク板は前記基板ホルダに位置移動可能に取付けられ、
前記基板プレートの表裏面には、膜厚さの異なる２層以上の成膜層が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタの成膜方法。
【請求項５】
基板プレートと、
上記基板プレートの表裏面にそれぞれ形成された減光膜層と、
上記減光膜層は請求項１に記載の成膜方法で成膜されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項６】
前記減光膜層は、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被膜形成され、
上記ターゲットをスパッタリングする際に、上記基板プレートとの間に所定の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層を有していることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
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光学フィルタと、
から構成され、
上記光学フィルタは請求項５又は６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８】
基板プレート上に減光特性を有する光学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回転自在に配置され、上記基板プレートをセットする基板ドラムと、
上記基板ドラムに上記基板プレートを装着する基板ホルダと、
上記成膜チャンバ内に設けられ上記基板ドラムの外周に複数区割された成膜エリアと、
上記成膜エリアに配置されターゲット物質をセットするターゲット設置台と、
上記成膜エリア内に動作ガスを供給する供給源と、
を備え、
上記基板ホルダは、
（１）上記基板プレートを装着した状態で表裏面に成膜開口を有する基板装着部と、
（２）上記基板装着部に装着された基板プレートが表裏反転するように上記基板ドラムに回転自在に軸支持する回転軸承部と、
とから構成され、
上記基板ホルダには上記基板装着部を表裏反転するシフト手段が設けられ、
上記基板プレートの表裏面に同一バッチでそれぞれ成膜することを特徴とする光学フィルタの製造装置。
【請求項９】
前記シフト手段は、前記基板ドラムの回転方向に従動して前記基板ホルダに装着された基板プレートが表裏反転するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学フィルタの製造装置。
【請求項１０】
前記基板ホルダには、前記基板装着部に装着された基板プレートに対して所定の成膜ギャップを形成するマスク板が備えられていることを特徴とする請求項８に記載の光学フィルタの製造装置。
【請求項１１】
前記マスク板は、前記基板ドラムの周方向前後又は上下方向に並列に配置された第１のマスク開口と第２のマスク開口を有し、
このマスク板は前記基板装着部に装着された所定の基板プレートに対して、上記第１のマスク開口を対向させて成膜するか、上記第２のマスク開口を対向させて成膜するか選択可能に構成されていることを特徴とする光学フィルタの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラその他の光学器機において光量調整或いは特定波長の光の通過量を調整する光学フィルタの成膜方法、装置及びこれを用いた光学フィルタに係わり、基板プレートに蒸着で光学膜を形成する際の成膜方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にこの種の光学フィルタは例えば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】
従来このような光学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１には蒸着膜で基板上に薄膜を形成し、この薄膜で光量を減衰することが開示されている。
【０００５】
同文献１には基板上にチタン、クロメルなどの金属膜で光吸収層を形成し、この光吸収層の上に光の反射を抑制する誘電体膜を積層状に形成する多層構造の成膜方法が開示されている。そしてその製造装置は真空蒸着槽内に蒸着物質とドーム型の蒸着傘を配置し、この蒸着傘に基板プレートとマスク板を装着して回転させながら蒸着物質を加熱して基板上に成膜する装置が開示されている。
【０００６】
一方、同様の成膜装置として例えば特許文献２には蒸着槽内に回転ドラムと蒸着物質（ターゲット）を設置し、槽内に動作ガス（不活性ガス）を導入してターゲットをスパッタリングするスパッタリング蒸着装置が開示されている。
【０００７】
いずれの蒸着装置においても蒸着傘或いは回転ドラムに装着する基板プレートには間隔を隔ててマスク板が取り付けられ、このマスク板に形成されたマスク開口で所定パターンに成膜するようになっている。そして特許文献１の装置は蒸着傘に装着した基板を楕円軌跡で回転させることによって膜厚さが漸減するグラデーション膜を形成し、特許文献２の装置は回転ドラムに装着した基板とマスク板との間の間隙で回折するスパッタ粒子でグラデーション膜を形成している。
【特許文献１】特開２００５−３４５７４６号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように真空チャンバ内に配置した基板プレートに蒸着膜を複数層に積層形成する場合、一般に光学フィルタの基板プレートは透明素材でガラス薄板或いはフィルム状樹脂板が用いられている。この場合ガラス薄板を使用すると破損、重さの問題があるため、カメラなどの撮像装置ではフィルム状樹脂板を用いている。
【０００９】
そこでフィルム状樹脂板に誘電体膜層と金属膜層とを積層状に薄膜形成すると、熱、外部衝撃、径時変化で基板プレート自体が歪曲する問題がある。例えばカメラ装置で光学フィルタが温度環境によって歪曲変形するとゴースト現象、フレア現象などで画像ボケの原因となる。従って特に光学機器用の光学フィルタは光吸収性その他の光学特性に優れ、歪曲変形しない成膜方法が希求されている。
【００１０】
そこで本発明者は基板プレートに薄膜を形成する際に、その表面と裏面に膜形成することによって環境温度が変化してもプレート表面と裏面の薄膜が均等に歪曲するためプレート自体が歪曲することがないとの知見に至った。この場合、蒸着装置（物理蒸着、スパッタ蒸着、イオンプレーティングなど）で基板プレート上に膜形成するとき、表面と裏面の成膜条件が異なってしまう新たな問題に遭遇した。
【００１１】
この表裏面の成膜条件の不均一は、例えば真空チャンバ内に基板プレートをセットしてその表面に膜形成し、その後チャンバを開放して基板プレートの表裏を反転させて際セットし、裏面に成膜する。このようにチャンバ内を一旦開放して基板プレートを再セットすると内部の真空状態の変化、プレートセット位置の位置ズレによって成膜条件が異なり、基板プレートが歪曲変形、或いはクラックが生ずる原因となる。
【００１２】
本発明は製造時或いは経年変化で歪曲する恐れが少ない光学フィルタを簡単な方法で安価に製造することが可能な光学フィルタの成膜方法の提供をその主な課題としている。更に本発明は光学フィルタの表裏面に光学特性を有する薄膜層を形成する際に、その膜厚さなど安定したバラツキのない成膜が可能である光学フィルタの成膜方法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】
【００１３】
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プレートの表裏面に減光膜層を形成する光学フィルタの成膜方法であって、上記チャンバ内に回転自在に配置された基板ドラムに基板プレートを装着した基板ホルダをセットする基板セット工程と、上記基板ドラムにセットされた基板プレートの表面に、上記基板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する表面成膜工程と、上記表面成膜工程の後、上記ターゲットにスパッタ電圧を印加しない状態で上記基板ホルダを回転させて上記基板プレートの裏面を上記ターゲットに対向配置する成膜面反転工程と、上記基板プレートの表裏面を反転させた後、上記基板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上記基板プレートの裏面に膜形成する裏面成膜工程とを備え、基板プレートの表裏面に同一バッチでそれぞれ成膜する。
【００１４】
前記表面成膜工程では、前記基板ドラムを正方向に回転し、前記裏面成膜工程では、前記基板ドラムを逆方向に回転し、前記成膜面反転工程では、上記基板ドラムの正逆回転方向で前記基板プレートホルダに固定された基板プレートの表裏面を反転する。
【００１５】
前記基板プレートホルダには、マスク開口を有するマスク板が前記基板プレートとの間に所定の成膜ギャップを形成するように配置し、前記基板プレートの表面及び／又は裏面に成膜する際に、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。
【００１６】
前記マスク板は成膜形状が異なる２つ以上のマスク開口を有し、このマスク板は前記基板ホルダに位置移動可能に取付けられ、前記基板プレートの表裏面には、膜厚さの異なる２層以上の成膜層を形成する。
【００１７】
基板プレートと、上記基板プレートの表裏面にそれぞれ形成された減光膜層と、上記減光膜層は上述の成膜方法で成膜される。
【００１８】
前記減光膜層は、積層状に形成された誘電体膜層と金属膜層とから構成し、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被膜形成する。上記ターゲットをスパッタリングする際に、上記基板プレートとの間に所定の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層を有する。
【００１９】
本発明に係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光学フィルタとから構成され、上記光学フィルタは上述に記載の構成を備える。
【００２０】
基板プレート上に減光特性を有する光学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回転自在に配置され、上記基板プレートをセットする基板ドラムと、上記基板ドラムに上記基板プレートを装着する基板ホルダと、上記成膜チャンバ内に設けられ上記基板ドラムの外周に複数区割された成膜エリアと、上記成膜エリアに配置されターゲット物質をセットするターゲット設置台と、上記成膜エリア内に動作ガスを供給する供給源とを備える。上記基板ホルダは、（１）上記基板プレートを装着した状態で表裏面に成膜開口を有する基板装着部と、（２）上記基板装着部に装着された基板プレートが表裏反転するように上記基板ドラムに回転自在に軸支持する回転軸承部とから構成し、上記基板ホルダには上記基板装着部を表裏反転するシフト手段を設け、上記基板プレートの表裏面に同一バッチでそれぞれ成膜する。
【００２１】
前記シフト手段は、前記基板ドラムの回転方向に従動して前記基板ホルダに装着された基板プレートが表裏反転するように構成される。
【００２２】
前記基板ホルダには、前記基板装着部に装着された基板プレートに対して所定の成膜ギャップを形成するマスク板を備える。
【００２３】
前記マスク板は、前記基板ドラムの周方向前後又は上下方向に並列に配置された第１のマスク開口と第２のマスク開口を有し、このマスク板は前記基板装着部に装着された所定の基板プレートに対して、上記第１のマスク開口を対向させて成膜するか、上記第２のマスク開口を対向させて成膜するか選択可能に構成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、本発明は、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プレートの表裏面に減光膜層を形成する際に、プレート表面に膜形成した後、基板プレートを装着した基板ホルダを回転させて基板プレートの裏面に成膜するようにしたものであるから次の効果を奏する。
【００２５】
まず、基板プレートには、その表面と裏面に所定の減光薄膜が形成されるから、温湿度変化、或いは径時変化で基板プレート自体が歪曲変形することがない。特にこの表裏面の減光薄膜は成膜チャンバの同一バッチ内で成膜されることとなり、表面及び裏面に所定の光学特性の薄膜を安定してバラツキなく形成することが出来る。これと共に基板プレートの表裏面に同一バッチ内で連続的に膜形成するため、生産性に優れ光学特性の安定した光学フィルタを安価に大量生産することが出来る。
【００２６】
更に、本発明に係わる製造装置は、成膜チャンバ内に設けられた基板ドラムに基板ホルダを介して基板プレートをセットし、この基板ホルダを基板ドラムに対して回転自在に軸支持して駆動モータなどのシフト手段で基板プレートの表裏面を反転させるため、その構造は至って簡単であり、装置設備を安価に構成することが出来る。
【００２７】
また、上記シフト手段を、成膜のために基板ドラムを回転させる駆動モータの回転方向を反転することによって基板プレートの表裏面を切り換えるように構成することによって至って簡単に基板プレートを表裏反転することが出来、更に装置設備を安価に構成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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１は本発明に係わる光学フィルタの構成を示し、（ａ）は基板上に形成された減光膜層の層構造を示し、（ｂ）はその減光膜層とマスク開口との関係を示す説明図である。図２は基板上に減光膜層を形成する原理構成の説明図であり、図３は蒸着装置の構造を示す説明図である。
【００２９】
[光学フィルタの構成]
まず、本発明に係わる光学フィルタの膜層構造について説明する。本発明の光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３は、図１（ａ）に示すように透明の基板プレート（成膜ベース基材）１０に減光特性を有する減光膜層２０をその表裏面に形成する。この表裏面に形成される減光膜層２０Ａ、２０Ｂは光吸収層２１と中間層２２とで積層状に構成され、用途に応じて複数段（図示のものは６層構成）に形成される。光吸収層２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は光吸収特性に富んだ金属膜で構成され、基板プレート１０上に濃度を有する半透明層しとして形成される。中間層２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）は誘電体で構成され、光吸収層２１の上に成膜され光の反射特性を改善する透明層として形成される。
【００３０】
図示の減光膜層２０Ａ及び２０Ｂは、均一厚さで均一な透光率を有する単濃度領域２０ａと膜厚さが漸減するグラデーション領域２０ｂとに形成されている。また、最上層の誘電体膜層（中間層）２２ｃの上には後述するコーティング層２３が形成されている。これらの金属膜層（光吸収層）２１、誘電体膜層（中間層）２２、コーティング層２３の成膜物質については後述する。
【００３１】
図１（ａ）に示す光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３は上記金属膜層（光吸収層）２１を蒸着金属（図示のものはＮｂ）で成膜し、誘電体膜層（中間層）２２を酸化ケイ素（Ｓｉ２Ｏ５）で構成する場合を示している。以下各膜層の素材について説明する。
【００３２】
［基板材質］
上述の基板プレート１０は透明又は半透明の合成樹脂板で構成する。素材としては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。この他基板材質は用途に応じて好適な素材を選択する。
【００３３】
［金属物質］
上述の金属膜層（光吸収層）２１は、クロメル（ニッケルークロム合金）、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。
【００３４】
［誘電体物質］
上述の誘電体膜層（中間層）２２は、ケイ素或いはアルミ合金などの酸化物、窒化物、フッ化物で構成する。このため後述するターゲット３２はＳｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミ）の板状素材を使用する。
【００３５】
［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。
【００３６】
［蒸着装置の構成（図３参照）]
次に図１に基づいて説明した基板プレート１０上に減光膜層２０を形成する蒸着装置について図３に従って説明する。図３は反応性スパッタリング装置を示し、図はその成膜原理を示す。まず図３の装置は、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。
【００３７】
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（光吸収層）２１を成膜する第１のターゲット（以下「金属ターゲット」という）３２ａをスパッタリングする第１エリア３６ａと、誘電体膜層（中間層）２２を成膜する第２のターゲット（以下「誘電体ターゲット」という）３２ｂ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（以下「コート層ターゲット」という）３２ｃ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。
【００３８】
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（３２ａ〜３２ｃ）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不活性ガス（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。
【００３９】
第４エリア３６ｄには反応性ガス発生室３９が設けられ、コントローラ３９ｃ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３９ｇから供給されるようになっている。そして供給ボンベ３９ｇ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。
【００４０】
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）を基板プレート１０上に付膜する。そして回転ドラム３１に装着した所定の基板プレート１０が第２、第３、第４エリア３６ｂ〜３６ｄを通過して第１エリア３６ａに位置したとき同様に金属ターゲット３２ａをスパッタリングして先に成膜した蒸着皮膜の上に被膜形成する。この被膜形成を繰り返して所定厚さの金属膜層（光吸収層）２１が形成される。
【００４１】
上述のように基板プレート１０上に所定厚さの金属膜層（光吸収層）２１が被膜形成された後、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）を基板プレート１０上に付膜する。そして回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ２）を基板上に照射する。すると基板プレート上の誘電体膜層２２は酸化され酸化物（例えばＳｉＯ２）の被膜を生成する。
【００４２】
このように金属膜層（光吸収層）２１と誘電体膜層（中間層）２２とを複数層に積層した後、最後の誘電体膜層（中間層）２２ｃの上に第３エリア３６ｃのコート層ターゲット３２ｃをスパッタリングする。これによって最上層にコーティング層２３が付膜される。
【００４３】
［グラデーション領域の成膜（図２参照）]
図１に示す光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３は前述したように単濃度領域２０ａとグラデーション領域２０ｂを形成する場合を示している。このグラデーション領域２０ｂの成膜は図２に示すマスク板３３によって成膜する。同図において回転ドラム３１に基板プレート１０を装着する際にマスク板３３を組み合わせてセットする。このマスク板３３を介して基板プレート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３３と基板プレート１０との間には所定間隔の成膜ギャップｄ（図２（ｂ）参照）が形成されている。従ってマスク板３３のマスク開口３３に対応する基板プレート１０には単濃度領域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。
【００４４】
［マスキング方法及びマスク板構造］
そこで上述のような基板プレート上に光学特性を有する減光膜層２０を形成する場合に第１の膜層（例えば上述の金属膜層２１ａ）と第２の膜層（例えば誘電体膜層２２ａ）を形成する場合に成膜パターン（図１（ｂ）に示すｍａ、ｍｂ）を異ならせる必要がある。この成膜パターンはマスク板３３に形成した第１、第２マスク開口３３Ａ、３３Ｂによって形成される。つまり基板プレート１０に対して成膜キャップｄを隔てて対向配置されているマスク板３３の開口形状を異ならせる。
【００４５】
このように成膜パターンを異ならせる必要は、例えばグラデーション領域を形成する場合に光吸収特性を有する金属膜層２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は膜厚さを直線的に漸減させて濃度を変化させる必要がある。これに対し誘電体膜層２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）及びコーティング層２３はグラデーション領域２０ｂであっても均一の膜厚さ、若しくは膜厚さを金属膜層２１より緩やかに漸減させることが好ましい。これは誘電体膜層２２は光の反射率を抑えてゴースト現象を防止する特性を有するが、グラデーション領域２０ｂの膜厚を金属膜層２１と同様に薄くするとその成膜厚さがバラツキ易く、膜厚変化により反射率特性がバラ就く問題が生ずる。従って金属膜層２１と誘電体膜層２２の成膜厚さを異ならせるためにはマスク開口３３を膜層毎に異ならせる必要がある。
【００４６】
基板プレート１０上に減光膜層２０を複数層形成する際に、膜層毎にマスク開口を切換える成膜方法及び成膜装置について説明する。図４に示すように前述のチャンバ３０内に設けられた回転ドラム３１（基板ドラム；以下同様）は回転軸２５に固定されている。この回転ドラム３１には基板ホルダ４５が装着されている。この基板ホルダ４５は後述するように回転ドラム３１に回転自在に軸支持されている。図示の基板ホルダ４５には上下３枚の基板プレート１０が装着され、この基板ホルダ４５は支軸４６ａ、４６ｂを中心に表裏反転するようにドラム３１に４個所取り付けられている。
【００４７】
［基板ホルダの構成］
上述の基板ホルダ４５は、図４に示すように複数（図示のものは３枚）の基板プレート１０を固定支持しするように構成されている。この基板ホルダ４５は、基板プレート１０の周縁を表裏から挟持するように桟状のフレーム枠で構成されている。図示１１はこのフレーム枠で形成された成膜開口であり、基板プレート１０の表裏面にそれぞれ形成されている。この基板ホルダ４５には基板プレート１０の表裏に所定の間隔（例えば３ｍｍ乃至５ｍｍ）を隔ててマスク板３３が装着されている。図示の表面側のマスク板と裏面側のマスク板は同一構造であるので以下単にマスク板３３として説明する。
【００４８】
上記マスク板３３は、図４（ａ）に示すように基板プレート１０に対して第１マスク開口３３Ａと第２マスク開口３３Ｂが切り替わるように同図左右方向（矢示Ｙ方向）に摺動可能に基板ホルダ４５に支持されている。図示４５ｃはマスク板３３を摺動するための伝動ピンである。この伝動ピン４５ｃをＹ方向に移動すると基板プレート１０上に位置するマスク開口は第１マスク開口３３Ａから第２マスク開口３３Ｂに切り替わるようになっている。この第１、第２マスク開口３３Ａ，３３Ｂの成膜メカニズムについては前述した通りである。
【００４９】
上記基板ホルダ４５には上下端に支軸４６ａ、４６ｂが設けられ、この上下一対の支軸４６ａ、４６ｂで回転ドラム３１に回転自在に軸承される。これは図４（ｂ）に示すＸ軸を中心に回動することによって基板ホルダ４５に装着された基板プレート１０の表裏面を反転する為である。つまり同図実線の状態で基板プレート１０は表面側１０Ａがドラム外周に露出し、Ｘ軸を中心に１８０度回転することにより基板プレート１０は裏面側１０Ｂがドラム外周に露出する。従って前述したターゲット３２に基板プレート１０の表裏面を切り換えて成膜することが可能となる。
【００５０】
このため、上記支軸４６ａ、４６ｂは図５に示すように回転ドラム３１の上下フランジ部に回動自在に軸支持され、下側支軸４６ｂには反転ピニオン４７が設けられ、このピニオンに後述するシフト手段（駆動機構）が連結されている。更に、この基板ホルダ４５の反転支持機構を図６に従って説明すると、同図（ａ）に示すように回転ドラム３１のフランジ部に支軸４６ａで回動自在に支持された基板ホルダ４５は、この支軸４６ａを中心に同図矢印方向に回動すると同図（ｂ）の状態に基板プレート１０の裏面１０Ｂがドラム外周に臨むこととなり、支軸４６ａ、４６ｂを中心に回転することによって基板プレート１０は表面１０Ａ（同図（ａ）の状態）と裏面１０Ｂ（同図（ｂ）の状態）に反転する。
【００５１】
［シフト手段の構成］
上記基板ホルダ４５の基板プレート１０を表裏反転するシフト手段について図５に従って説明する。前述のチャンバ３０内に回転軸２５を中心に回動自在に配置された回転ドラム３１には駆動モータＭが減速歯車を介して連結されている。この駆動モータＭの回転は駆動ギア４８に伝達され、この駆動ギア４８を介して回転ドラム３１に回転力が伝達される。この回転力の伝達は図７（ａ）に示すように伝動スリット４８Ｓと駆動ピン４８ｐで駆動ギア４８の正逆回転が回転ドラム３１に伝達するようになっている。つまり回転ドラム３１に一体形成した駆動ピン４８ｐが駆動ギア４８に形成した伝動スリット４８Ｓに嵌合している。このように駆動ギア４８の回転を伝動スリット４８Ｓで少許の遊動回転の後回転ドラム３１に伝達するのは駆動ギア４８の正逆転で基板ホルダ４５を反転動するためである。そして上記駆動ギア４８には前述の反転ピニオン４７が歯合されている。
従って駆動モータＭの回転で駆動ギア４８が回転すると反転ピニオン４７が従動回転する。この基板ホルダ４５の支軸４６ｂに連結した反転ピニオン４７には図示しないトルクリミッタが内蔵され、基板ホルダ４５が回転ドラム３１に形成したストッパ３１Ｓ（図７（ａ）参照）に突き当たった後はトルクリミッタの作用で反転ピニオン４７は空転するようになっている。
【００５２】
従って駆動ギア４８を図７（ａ）で時計方向に回転すると基板ホルダ４５に装着された基板プレート１０は表面側がドラム外周方向に露出し、駆動ギア４８を反時計方向に回転すると基板プレート１０は裏面側がドラム外周方向に露出することとなる。そして駆動ギア４８の回転は伝動スリット４８Ｓの遊動回転の後、回転ドラム３１を時計方向及び反時計方向に従動回転することなる。以上の説明から駆動モータＭの正逆回転で基板プレート１０の表裏面を反転し、その後回転ドラム３１を正逆方向に回転する駆動機構が理解される。従って基板ホルダ４５に装着された基板プレート１０の表裏面を反転するシフト手段は駆動モータＭと駆動ギア４８と反転ピニオン４７で構成されることとなる。
【００５３】
［マスク開口の切換機構］
前述のようにマスク板３３は基板ホルダ４５に摺動可能に支持され、基板プレート１０に対して第１マスク開口３３Ａと第２マスク開口３３Ｂが切り替わるようになっている。そこでこのマスク板３３を切り換える駆動機構について説明する。図５に示すように回転ドラム３１の上端部にはマスク板３３に一体形成した伝動ピン４５ｃと係合する回転盤４９が設けてある。この回転盤４９は回転軸２５に封止軸受け部材を介して取付けられ、その上端はチェンバ上壁部に突出している。そしてこの軸受け部材に一体成形された歯車４９ｐにマスク切換モータＭ２が連結してある。従ってマスク切換モータＭ２で回転盤４９は回転ドラム３１の回転と分離して独立して回転するようになっている。
【００５４】
そこで図７（ｂ）に示すように回転盤４９の円周端部には係合凹部４９ａ、４９ｂが設けられ、この係合凹部４９はホルダ４５に取付けられたマスク板３３の伝動ピン４５ｃと係合するようになっている。特に図示の回転盤４９にはホルダに取付けられた表面側と裏面側、それぞれのマスク板３３の伝動ピン４５ｃと係合するように一対の係合凹部４９ａ、４９ｂが設けてある。従ってマスク切換モータＭ２で回転盤４９を図７（ｂ）の時計方向に回転すると第１マスク開口３３Ａが基板プレート１０に対向し、反時計方向に回転すると第２マスク開口３３Ｂがプレート１０に対向する。これによって基板プレート１０には第１マスク開口３３Ａで成膜する場合と第２マスク開口３３Ｂで成膜する場合が選択可能となる。
【００５５】
上述の第１、第２マスク開口３３Ａ、３３Ｂと基板プレート１０との間には前述した成膜ギャップｄが形成されている。このため基板プレート１０に、第１マスク開口３３Ａを対向させて成膜すると開口上端縁と下端縁にはグラデーション領域２０ｂが形成され、第２マスク開口３３Ｂを対向させて成膜するとグラデーション領域２０ｂは形成されず均一膜厚の単濃度領域２０ａが形成されることとなる。
【００５６】
［成膜方法の説明］
次に上述の成膜装置（スパッタ装置）で基板プレート１０の表裏面に減光膜層２０Ａ、２０Ｂを形成する手順について説明する。
【００５７】
「基板セット工程」
まずチャンバ３０を開放してターゲット物質３２ａ、３２ｂ、３２ｃをセットする（ターゲットセット）。これと同時に回転ドラム３１から基板ホルダ４５を取り外す。図示しないが基板ホルダ４５の支軸４６ａ、４６ｂは回転ドラム３１のフランジ部に着脱自在に軸承されている。そこでこの基板ホルダ４５の支軸４６ａ、４６ｂを回転ドラム３１の軸承部から取り外す。そしてチャンバ３０の外部に取り出された基板ホルダ４５に基板プレート１０を装着して、再びこの基板ホルダ４５を回転ドラム３１に装着する。
【００５８】
「表面成膜工程」
次にチャンバ３０を所定の真空状態にする。チャンバ３０内を真空状態にした後、各成膜エリアに動作ガス（アルゴンガスなど）を供給し、所定の成膜圧力に制御する。この動作ガス供給と前後して駆動モータＭを回転駆動する。このとき駆動ギア４８を図７時計方向に回転すると、この駆動ギアに結合した反転ピニオン４７が反時計方向に回転し、基板ホルダ４５は支軸４６ａ、４６ｂを中心に回転する。これによりホルダ４５に装着された基板プレート１０は表面側１０Ａがターゲット３２に対向配置される。
【００５９】
このように駆動ギア４８は図７時計方向の回転で、まず基板ホルダ４５を支軸４６を中心に回転して基板プレート１０の表面側１０Ａをターゲット３２に対向配置する。そして基板ホルダ４５がストッパ３１Ｓに当接すると、その後は反転ピニオン４７に内蔵されているトルクリミッタの滑り作用で基板ホルダ４５は図７（ａ）の状態に保持される。そして駆動ギア４８が所定量回転すると伝動スリット４８Ｓが駆動ピン４８ｐを時計方向に回転する。するとこの駆動ピン４８ｐと一体の回転ドラム３１も同方向に回転する。
【００６０】
次に、回転ドラム３１が所定の回転数に達した後、各成膜エリアのスパッタ電極３５ａ、３５ｂに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２に動作ガスが衝突し、ターゲット物質（金属イオン、誘電体イオン）が飛翔する。そこで基板プレート１０の表面１０Ａに減光膜２０Ａが形成される。
【００６１】
この基板プレート１０の表面側１０Ａに減光膜層２０Ａを膜形成する際に、第１マスク開口３３Ａから第２マスク開口３３Ｂに切り換える際には、マスク切換モータＭ２を起動する。すると歯車４９ｐが回転し、回転盤４９を図７反時計方向に回転する。すると回転盤４９の係合凹部４９ａ内に位置する伝動ピン３３ｐが同図右方向に移動し、基板ホルダ４５のマスク板３３は第１マスク開口３３Ａから第２マスク開口３３Ｂに移動する。これによって前述した誘電体膜厚さ（均一厚さ）と金属膜厚さ（漸減厚さ）を調整することが可能となる。
【００６２】
「成膜面反転工程」
次に基板プレート１０の裏面側１０Ｂに膜形成する際には、スパッタ電極３５ａ、３５ｂへの印加電圧を停止する。これと同時に必要に応じて各成膜エリアへの動作ガスの供給を停止する。この状態で駆動モータＭを先と反対方向（図７反時計方向）に回転する。すると駆動ギア４８は同図反時計方向に回転する。この回転で駆動ギア４８に歯合している反転ピニオン４７は同図時計方向に回転し、この反転ピニオン４７と一体の基板ホルダ４５は支軸４６ａ、４６ｂを中心に回転する。すると基板ホルダ４５は図６で説明したように反転し、基板プレート１０の裏面側１０Ｂがターゲット３２に対向する。
【００６３】
「裏面成膜工程」
そこで上述の表面側の成膜と同様に基板プレート１０の裏面側に減光膜層を形成する。このときマスク開口の切換は上述の表面側と同様に行う。
【００６４】
このように基板プレート１０の表裏面にそれぞれ減光膜層を形成することにより、チャンバ３０を開放することなく、同一の成膜雰囲気（同一バッチ）のなかで基板プレート１０の表裏面に薄膜形成することが可能となる。
【００６５】
［光量調整装置］
本発明に係わる光量調整装置Ｅは図８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。そして一方の光量調整羽根４２ａには狭窄部４２ｘにフィルタ４３ｆが添着してある。このフィルタ４３ｆは前述した基板プレート１０上に成膜した単濃度領域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】
【００６６】
【図１】本発明に係わる光学フィルタの構成を示し、（ａ）は基板上に形成された薄膜層の層構造を示し、（ｂ）はその薄膜層とマスク開口との関係を示す説明図。
【図２】本発明に係わる成膜方法の概念説明図であり、（ａ）は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３】本発明に係わる蒸着装置の構造を示す説明図。
【図４】図１の装置に於ける基板プレートの装着状態を示し、（ａ）はドラムに装着したマスク板の切換状態の説明図、（ｂ）は基板プレートを表裏反転する状態の説明図、（ｃ）は基板ホルダの構成説明図。
【図５】図３の装置においてドラムに基板ホルダを装着した状態の説明図。
【図６】図３の装置においてドラムに装着した基板ホルダの表裏反転状態の説明図であり、（ａ）は基板プレートの表面側をターゲットに臨ませた状態を、（ｂ）は基板プレートの裏面側をターゲットに臨ませた状態を示す。
【図７】（ａ）は図５の装置における基板ホルダを表裏反転する駆動機構の説明図、（ｂ）は図５の装置においてマスク開口を切換える駆動機構の説明図。
【図８】図１の光学フィルタを用いた撮像光量調整装置の構成を示す斜視説明図。
【符号の説明】
【００６７】
Ｅ        光量調整装置
ｄ        成膜ギャップ
１０      基板プレート（成膜ベース基材）
２０      薄膜層
２０ａ    単濃度領域
２０ｂ    グラデーション領域
２１      光吸収層（金属膜層）（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）
２２      中間層（誘電体膜層）（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）
２３      コーティング層
２５      回転軸
３０      チャンバ
３１      基板装着体（回転ドラム）
３２      ターゲット
３３      マスク板
３３Ａ    第１マスク開口
３３Ｂ    第２マスク開口
３５      スパッタ電極（３５ａ、３５ｂ）
４０      基板
４１      光路開口
４２      光量調整羽根（４２ａ、４２ｂ）
４３      ＮＤフィルタ（光学フィルタ）
４７      反転ピニオン
４８      駆動ギア
４９      回転盤
【図１】
2009155683.tif 000003
【図２】
2009155683.tif 000004
【図３】
2009155683.tif 000005
【図４】
2009155683.tif 000006
【図５】
2009155683.tif 000007
【図６】
2009155683.tif 000008
【図７】
2009155683.tif 000009
【図８】
2009155683.tif 000010