JP5104620B2 - 吸収型多層膜ndフィルターとその製造装置および吸収型多層膜ndフィルターの製造方法 - Google Patents
吸収型多層膜ndフィルターとその製造装置および吸収型多層膜ndフィルターの製造方法 Download PDFInfo
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Description
フィルム基板の少なくとも片面に酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されて成る吸収型多層膜を具備し、かつ、この吸収型多層膜がグラデーション濃度分布を有している吸収型多層膜NDフィルターの製造装置を前提とし、
真空ポンプを備えたスパッタリング室と、
スパッタリング室に隣接して設けられ、かつ、複数のシート状フィルム基板が収容されると共に、上記スパッタリング室を大気中に開放することなくスパッタリング室へのシート状フィルム基板の出し入れを可能にする単一若しくは一対のロードロック室と、
上記シート状フィルム基板を保持してロードロック室からスパッタリング室へ搬入させると共に、スパッタリング室内において搬入したシート状フィルム基板の搬送方向を反転可能に搬送し、かつ、スパッタリング室内において成膜処理されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させる複数のホルダーとを備え、
上記スパッタリング室内には、酸化物誘電体膜層を成膜するマグネトロンスパッタリング手段としてのカソードとターゲット若しくはイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット、および、金属吸収膜層を成膜するイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット並びに酸化用イオンビーム発生装置が、それぞれシート状フィルム基板の搬送方向に沿って設けられており、
スパッタリング室内を搬送されるシート状フィルム基板に対して、上記マグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を順次行なうと共に、シート状フィルム基板の搬送方向を反転させながら上記酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層の成膜工程を繰り返して、酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されかつ部分照射された酸化用イオンビームの周辺部から中心部に向かって上記金属吸収膜層の消衰係数が連続的に減少している吸収型多層膜を形成することを特徴とし、
請求項2に係る発明は、
フィルム基板の少なくとも片面に酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されて成る吸収型多層膜を具備し、かつ、この吸収型多層膜がグラデーション濃度分布を有している吸収型多層膜NDフィルターの製造装置を前提とし、
真空ポンプを備えたスパッタリング室と、
スパッタリング室内に設けられ帯状フィルム基板の巻取りと巻出しをする第一ロール並びに第二ロールと、第一ロールと第二ロール間の搬送路中に設けられ帯状フィルム基板が巻き付けられるキャンロールと、キャンロールの外周面に沿ってそれぞれ設けられ酸化物誘電体膜層を成膜するマグネトロンスパッタリング手段としてのカソードとターゲット若しくはイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット、および、金属吸収膜層を成膜するイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット並びに酸化用イオンビーム発生装置を備え、
第一ロールまたは第二ロールから巻出されてキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対しマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜を行いながら第二ロールまたは第一ロールにより必要量の帯状フィルム基板を巻き取った後、第一ロール、第二ロール並びにキャンロールの各回転方向を反転させかつキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対し酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を行いながら第一ロールまたは第二ロールにより巻取り、以下、これ等一連の工程を繰り返して、酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されかつ部分照射された酸化用イオンビームの周辺部から中心部に向かって上記金属吸収膜層の消衰係数が連続的に減少している吸収型多層膜を形成することを特徴とし、
また、請求項3に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造装置を前提とし、
搬送されるフィルム基板の幅方向に沿って複数の酸化用イオンビーム発生装置が並んで設けられていることを特徴とする。
請求項1に記載の製造装置を用いてグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを製造する方法を前提とし、
ロードロック室内に収容されたシート状フィルム基板をホルダーにて保持させる第一工程と、
真空排気されたスパッタリング室内にホルダーにて保持されたシート状フィルム基板を搬入させる第二工程と、
スパッタリング室内を搬送される上記シート状フィルム基板に対して、マグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を順次行う第三工程と、
シート状フィルム基板の搬送方向を反転させながら酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビームの部分照射を伴った金属吸収膜層の成膜を単位とする成膜処理を必要回繰り返してシート状フィルム基板の表面に吸収型多層膜を形成する第四工程と、
表面に吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させ、ロードロック室内においてシート状フィルム基板の表裏を反転させた後、このシート状フィルム基板をホルダーにて保持させてスパッタリング室内に搬入させる第五工程と、
スパッタリング室内において上記第三工程と第四工程を繰り返してシート状フィルム基板の裏面にも吸収型多層膜を形成する第六工程と、
裏面にも吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させ、かつ、表裏面に吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板をプレス打ち抜き加工してグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを得る第七工程、
を具備することを特徴とし、
請求項5に係る発明は、
請求項2に記載の製造装置を用いてグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを製造する方法を前提とし、
スパッタリング室内の第一ロールまたは第二ロールに帯状フィルム基板をセットする第一工程と、
スパッタリング室を真空排気した後、第一ロールまたは第二ロールにセットされた帯状フィルム基板を巻出しながらキャンロール外周面に沿って搬送させると共に、搬送される帯状フィルム基板に対しマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜を行いながら第二ロールまたは第一ロールにより巻取る第二工程と、
第二ロールまたは第一ロールへの帯状フィルム基板の巻取りが終了した後、第一ロール、第二ロール並びにキャンロールの各回転方向を反転させかつキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対し、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を行いながら第一ロールまたは第二ロールにより巻取る第三工程と、
上記酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビームの部分照射を伴った上記金属吸収膜層の成膜を単位とする成膜処理を必要回繰り返して帯状フィルム基板の表面に吸収型多層膜を形成する第四工程と、
表面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板を第一ロールまたは第二ロールから取り外しかつ帯状フィルム基板の表裏を反転させながら第一ロールまたは第二ロールに巻付ける第五工程と、
スパッタリング室を真空排気した後、表裏を反転させて第一ロールまたは第二ロールに巻き付けられた帯状フィルム基板に対し上記第二工程〜第四工程を繰り返して帯状フィルム基板の裏面にも吸収型多層膜を形成する第六工程と、
表裏面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板をプレス打ち抜き加工してグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを得る第七工程、
を具備することを特徴とする。
請求項4または5に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法を前提とし、
シート状フィルム基板または帯状フィルム基板の表裏面にそれぞれ成膜される金属吸収膜層への酸化用イオンビームの照射位置が、シート状フィルム基板または帯状フィルム基板の表面と裏面とで幅方向にずらされていることを特徴とし、
請求項7に係る発明は、
請求項4、5または6に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法を前提とし、
上記金属吸収膜層が、酸化により消衰係数が低下する材料で構成されていることを特徴とし、
請求項8に係る発明は、
請求項7に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法を前提とし、
酸化により消衰係数が低下する材料が、Ni若しくはNi合金であることを特徴とし、
また、請求項9に係る発明は、
吸収型多層膜NDフィルターを前提とし、
請求項6に記載の製造方法により製造され、シート状フィルム基板または帯状フィルム基板と上記基板の表裏面にそれぞれ形成された吸収型多層膜を具備すると共に、各吸収型多層膜における金属吸収膜層への酸化用イオンビームの照射位置が上記基板の表面と裏面とで幅方向にずらされて、上記基板表面に形成された吸収型多層膜と上記基板裏面に形成された吸収型多層膜がそれぞれ異なるグラデーション濃度分布を有していることを特徴とするものである。
スパッタリング室内を搬送されるシート状フィルム基板に対して、上記マグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を順次行なうと共に、シート状フィルム基板の搬送方向を反転させながら上記酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層の成膜工程を繰り返して、酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されかつ部分照射された酸化用イオンビームの周辺部から中心部に向かって上記金属吸収膜層の消衰係数が連続的に減少している吸収型多層膜を形成し、
また、請求項2に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造装置においても、
第一ロールまたは第二ロールから巻出されてキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対しマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜を行いながら第二ロールまたは第一ロールにより必要量の帯状フィルム基板を巻き取った後、第一ロール、第二ロール並びにキャンロールの各回転方向を反転させかつキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対し酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を行いながら第一ロールまたは第二ロールにより巻取り、以下、これ等一連の工程を繰り返して、酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されかつ部分照射された酸化用イオンビームの周辺部から中心部に向かって上記金属吸収膜層の消衰係数が連続的に減少している吸収型多層膜を形成しているため、グラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを再現性よく製造することが可能となる。
ロードロック室内に収容されたシート状フィルム基板をホルダーにて保持させる第一工程と、
真空排気されたスパッタリング室内にホルダーにて保持されたシート状フィルム基板を搬入させる第二工程と、
スパッタリング室内を搬送される上記シート状フィルム基板に対して、マグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を順次行う第三工程と、
シート状フィルム基板の搬送方向を反転させながら酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビームの部分照射を伴った金属吸収膜層の成膜を単位とする成膜処理を必要回繰り返してシート状フィルム基板の表面に吸収型多層膜を形成する第四工程と、
表面に吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させ、ロードロック室内においてシート状フィルム基板の表裏を反転させた後、このシート状フィルム基板をホルダーにて保持させてスパッタリング室内に搬入させる第五工程と、
スパッタリング室内において上記第三工程と第四工程を繰り返してシート状フィルム基板の裏面にも吸収型多層膜を形成する第六工程と、
裏面にも吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させ、かつ、表裏面に吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板をプレス打ち抜き加工してグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを得る第七工程、
を具備し、
また、請求項5に記載の発明に吸収型多層膜NDフィルターの製造方法においても、
スパッタリング室内の第一ロールまたは第二ロールに帯状フィルム基板をセットする第一工程と、
スパッタリング室を真空排気した後、第一ロールまたは第二ロールにセットされた帯状フィルム基板を巻出しながらキャンロール外周面に沿って搬送させると共に、搬送される帯状フィルム基板に対しマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜を行いながら第二ロールまたは第一ロールにより巻取る第二工程と、
第二ロールまたは第一ロールへの帯状フィルム基板の巻取りが終了した後、第一ロール、第二ロール並びにキャンロールの各回転方向を反転させかつキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対し、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を行いながら第一ロールまたは第二ロールにより巻取る第三工程と、
上記酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビームの部分照射を伴った上記金属吸収膜層の成膜を単位とする成膜処理を必要回繰り返して帯状フィルム基板の表面に吸収型多層膜を形成する第四工程と、
表面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板を第一ロールまたは第二ロールから取り外しかつ帯状フィルム基板の表裏を反転させながら第一ロールまたは第二ロールに巻付ける第五工程と、
スパッタリング室を真空排気した後、表裏を反転させて第一ロールまたは第二ロールに巻き付けられた帯状フィルム基板に対し上記第二工程〜第四工程を繰り返して帯状フィルム基板の裏面にも吸収型多層膜を形成する第六工程と、
表裏面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板をプレス打ち抜き加工してグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを得る第七工程、
を具備しているため、グラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを再現性よく製造することが可能となる。
(1)吸収型多層膜NDフィルターの膜構造
まず、波長400〜700nmにおける平均透過率が6.3%である吸収型多層膜NDフィルターの膜構造(表1参照)を設計した。設計された吸収型多層膜NDフィルターの分光透過率を図5に示す。尚、NDフィルターの分光透過特性は自記分光光度計(日本分光社製 V570)を用いて行った。
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターを製造する第一の製造装置は、一般的にロードロック式、インターバック式、連続式等と呼ばれるもので、シート形状に切断された基板(シート状フィルム基板)面にマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる成膜を施す装置であり、例えば図1に示すような構造を有している。
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターを製造する第二の製造装置は、一般的にロールコータと呼ばれるもので、ロール状の基板(帯状フィルム基板)面にスパッタリングによる成膜を施す装置であり、例えば、図2に示すような構造を有している。
上述した第一の製造装置並びに第二の製造装置のいずれの装置においても、酸化用イオンビームの部分照射を伴った金属吸収膜層(例えばNi合金層)の成膜中におけるフィルム基板13、16の搬送に伴い、酸化用イオンビームが照射されたライン部分23のみが図3に示すように透明になる。
次に、本発明の製造装置を用いた吸収型多層膜NDフィルターの製造方法について説明する。尚、第二の製造装置(図2参照)を例に挙げて説明するが、図1に示す第一の製造装置を用いても当然のことながら吸収型多層膜NDフィルターを製造することができる。
図2に示す第二の製造装置において、金属吸収膜層を成膜するためのターゲットにはNiあるいはNi合金ターゲットが例示され、酸化物誘電体膜層であるSiO2を成膜するためのターゲットにはSiターゲットが例示される。
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、フィルム基板の材質については特に限定されることはない。この具体例として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリカーボネート(PC)、ポリオレフィン(PO)、ノルボルネンの樹脂材料から選択される樹脂フィルム単体、あるいは、これ等材料から選択された樹脂フィルム単体とこの単体片面または両面を覆うアクリル系有機膜との複合体が挙げられる。特に、ノルボルネンの樹脂材料については、代表的なものとして日本ゼオン社のゼオノア(商品名)やJSR社のアートン(商品名)等が挙げられる。
金属吸収膜層を成膜するためのターゲットとしてNi合金ターゲットを用い、酸化物誘電体膜層であるSiO2を成膜するためのターゲットとしてSiターゲットを用いた場合における吸収型多層膜の成膜手順を例に挙げて説明する。
2)フィルム搬送速度を調整し、例えば1〜5m/min程度で第一ロール1から第二ロール2へ向けて帯状フィルム基板13を正転方向に搬送する。
3)Siターゲットが取付けられたマグネトロンスパッタリングカソード7にアルゴンガスを導入し、マグネトロンスパッタリングを行ってSiO2を成膜する。また、インピーダンスモニターにより酸素導入量を制御する。
4)フィルム速度を調節し逆転方向に搬送する。
5)Ni合金ターゲット5が取付けられたスパッタリング用イオンビーム発生装置4にアルゴンガスを導入し、かつ、酸化用イオンビーム発生装置6からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングを行って、部分酸化されたNi合金膜層を成膜する。
6)フィルム速度を調整し正転方向に搬送する。
7)Siターゲットが取付けられたマグネトロンスパッタリングカソード7にアルゴンガスを導入し、マグネトロンスパッタリングを行ってSiO2を成膜する。また、インピーダンスモニターにより酸素導入量を制御する。
8)フィルム速度を調整し逆転方向に搬送する。
9)Ni合金ターゲット5が取付けられたスパッタリング用イオンビーム発生装置4にアルゴンガスを導入し、かつ、酸化用イオンビーム発生装置6からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングを行って、部分酸化されたNi合金膜層を成膜する。
10)フィルム速度を調整し正転方向に搬送する。
11)Siターゲットが取付けられたマグネトロンスパッタリングカソード7にアルゴンガスを導入し、マグネトロンスパッタリングを行ってSiO2を成膜する。また、インピーダンスモニターにより酸素導入量を制御する。
12)片面(表面)の成膜が完了した帯状フィルム基板13を取り出すと共に、表裏を反転させて第一ロール1にセットし、上記1)〜11)の工程を繰り返して帯状フィルム基板13の裏面にもSiO2とNi合金膜層とで構成される吸収型多層膜を形成する。
13)表裏両面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板13をスパッタリング室12から取り出す。
2)フィルム搬送速度を1.50m/minに調整して、第一ロール1から第二ロール2へ向け上記帯状フィルム基板13を正転方向に搬送した。
3)Siターゲットが取付けられたマグネトロンスパッタリングカソード7にアルゴンガスを200sccm導入し、スパッタリング出力10kWにてマグネトロンスパッタリングによるSiO2の成膜を行った。また、インピーダンスモニターにより酸素導入量を制御した。
4)フィルム速度を0.94m/minに調節し逆転方向に搬送した。
5)Ni合金ターゲット5が取付けられたスパッタリング用イオンビーム発生装置4にアルゴンガスを30sccm導入し、加速電圧2000eVにてイオンビームスパッタリングによるNi合金膜の成膜を行いながら、酸化用イオンビーム発生装置6に酸素ガスを30sccm導入し、加速電圧500eVにて酸化用イオンビームの部分照射を行って部分酸化されたNi合金膜層を成膜した。
6)フィルム搬送速度を0.43m/minに調整して帯状フィルム基板13を正転方向に搬送した。
7)Siターゲットが取付けられたマグネトロンスパッタリングカソード7にアルゴンガスを200sccm導入し、スパッタリング出力10kWにてマグネトロンスパッタリングによるSiO2の成膜を行った。また、インピーダンスモニターにより酸素導入量を制御した。
8)フィルム速度を0.94m/minに調節し逆転方向に搬送した。
9)Ni合金ターゲット5が取付けられたスパッタリング用イオンビーム発生装置4にアルゴンガスを30sccm導入し、加速電圧2000eVにてイオンビームスパッタリングによるNi合金膜の成膜を行いながら、酸化用イオンビーム発生装置6に酸素ガスを30sccm導入し、加速電圧500eVにて酸化用イオンビームの部分照射を行って部分酸化されたNi合金膜層を成膜した。
10)フィルム搬送速度を0.46m/minに調整して帯状フィルム基板13を正転方向に搬送した。
11)Siターゲットが取付けられたマグネトロンスパッタリングカソード7にアルゴンガスを200sccm導入し、スパッタリング出力10kWにてマグネトロンスパッタリングによるSiO2の成膜を行った。また、インピーダンスモニターにより酸素導入量を制御した。
12)片面(表面)の成膜が完了した帯状フィルム基板13を取り出すと共に、表裏を反転させて第一ロール1にセットし、上記1)〜11)の工程を繰り返して帯状フィルム基板13の裏面にも吸収型多層膜を形成した。
13)表裏両面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板13をスパッタリング室12から取り出した。
2 第二ロール
3 水冷キャンロール
4 スパッタリング用イオンビーム発生装置
5 ターゲット
6 酸化用イオンビーム発生装置
7 マグネトロンスパッタリングカソード
8 ガイドロール
9 ガイドロール
10 ガイドロール
11 ガイドロール
12 スパッタリング室
13 帯状フィルム基板
14 ロードロック室
15 スパッタリング室
16 シート状フィルム基板
17 スパッタリング用イオンビーム発生装置
18 ターゲット
19 酸化用イオンビーム発生装置
20 マグネトロンスパッタリングカソード
23 酸化用イオンビームが照射されたライン部分
24 白丸線
Claims (9)
- フィルム基板の少なくとも片面に酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されて成る吸収型多層膜を具備し、かつ、この吸収型多層膜がグラデーション濃度分布を有している吸収型多層膜NDフィルターの製造装置において、
真空ポンプを備えたスパッタリング室と、
スパッタリング室に隣接して設けられ、かつ、複数のシート状フィルム基板が収容されると共に、上記スパッタリング室を大気中に開放することなくスパッタリング室へのシート状フィルム基板の出し入れを可能にする単一若しくは一対のロードロック室と、
上記シート状フィルム基板を保持してロードロック室からスパッタリング室へ搬入させると共に、スパッタリング室内において搬入したシート状フィルム基板の搬送方向を反転可能に搬送し、かつ、スパッタリング室内において成膜処理されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させる複数のホルダーとを備え、
上記スパッタリング室内には、酸化物誘電体膜層を成膜するマグネトロンスパッタリング手段としてのカソードとターゲット若しくはイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット、および、金属吸収膜層を成膜するイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット並びに酸化用イオンビーム発生装置が、それぞれシート状フィルム基板の搬送方向に沿って設けられており、
スパッタリング室内を搬送されるシート状フィルム基板に対して、上記マグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を順次行なうと共に、シート状フィルム基板の搬送方向を反転させながら上記酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層の成膜工程を繰り返して、酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されかつ部分照射された酸化用イオンビームの周辺部から中心部に向かって上記金属吸収膜層の消衰係数が連続的に減少している吸収型多層膜を形成することを特徴とするグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターの製造装置。 - フィルム基板の少なくとも片面に酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されて成る吸収型多層膜を具備し、かつ、この吸収型多層膜がグラデーション濃度分布を有している吸収型多層膜NDフィルターの製造装置において、
真空ポンプを備えたスパッタリング室と、
スパッタリング室内に設けられ帯状フィルム基板の巻取りと巻出しをする第一ロール並びに第二ロールと、第一ロールと第二ロール間の搬送路中に設けられ帯状フィルム基板が巻き付けられるキャンロールと、キャンロールの外周面に沿ってそれぞれ設けられ酸化物誘電体膜層を成膜するマグネトロンスパッタリング手段としてのカソードとターゲット若しくはイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット、および、金属吸収膜層を成膜するイオンビームスパッタリング手段としてのスパッタリング用イオンビーム発生装置とターゲット並びに酸化用イオンビーム発生装置を備え、
第一ロールまたは第二ロールから巻出されてキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対しマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜を行いながら第二ロールまたは第一ロールにより必要量の帯状フィルム基板を巻き取った後、第一ロール、第二ロール並びにキャンロールの各回転方向を反転させかつキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対し酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を行いながら第一ロールまたは第二ロールにより巻取り、以下、これ等一連の工程を繰り返して、酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層が交互に積層されかつ部分照射された酸化用イオンビームの周辺部から中心部に向かって上記金属吸収膜層の消衰係数が連続的に減少している吸収型多層膜を形成することを特徴とするグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターの製造装置。 - 搬送されるフィルム基板の幅方向に沿って複数の酸化用イオンビーム発生装置が並んで設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造装置。
- 請求項1に記載の製造装置を用いてグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを製造する方法において、
ロードロック室内に収容されたシート状フィルム基板をホルダーにて保持させる第一工程と、
真空排気されたスパッタリング室内にホルダーにて保持されたシート状フィルム基板を搬入させる第二工程と、
スパッタリング室内を搬送される上記シート状フィルム基板に対して、マグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を順次行う第三工程と、
シート状フィルム基板の搬送方向を反転させながら酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビームの部分照射を伴った金属吸収膜層の成膜を単位とする成膜処理を必要回繰り返してシート状フィルム基板の表面に吸収型多層膜を形成する第四工程と、
表面に吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させ、ロードロック室内においてシート状フィルム基板の表裏を反転させた後、このシート状フィルム基板をホルダーにて保持させてスパッタリング室内に搬入させる第五工程と、
スパッタリング室内において上記第三工程と第四工程を繰り返してシート状フィルム基板の裏面にも吸収型多層膜を形成する第六工程と、
裏面にも吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板を同一若しくは他のロードロック室へ搬出させ、かつ、表裏面に吸収型多層膜が形成されたシート状フィルム基板をプレス打ち抜き加工してグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを得る第七工程、
を具備することを特徴とする吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。 - 請求項2に記載の製造装置を用いてグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを製造する方法において、
スパッタリング室内の第一ロールまたは第二ロールに帯状フィルム基板をセットする第一工程と、
スパッタリング室を真空排気した後、第一ロールまたは第二ロールにセットされた帯状フィルム基板を巻出しながらキャンロール外周面に沿って搬送させると共に、搬送される帯状フィルム基板に対しマグネトロンスパッタリング若しくはイオンビームスパッタリングによる酸化物誘電体膜層の成膜を行いながら第二ロールまたは第一ロールにより巻取る第二工程と、
第二ロールまたは第一ロールへの帯状フィルム基板の巻取りが終了した後、第一ロール、第二ロール並びにキャンロールの各回転方向を反転させかつキャンロール外周面に沿って搬送される帯状フィルム基板に対し、酸化用イオンビーム発生装置からの酸化用イオンビームの部分照射を伴ったイオンビームスパッタリングによる金属吸収膜層の成膜を行いながら第一ロールまたは第二ロールにより巻取る第三工程と、
上記酸化物誘電体膜層の成膜と、酸化用イオンビームの部分照射を伴った上記金属吸収膜層の成膜を単位とする成膜処理を必要回繰り返して帯状フィルム基板の表面に吸収型多層膜を形成する第四工程と、
表面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板を第一ロールまたは第二ロールから取り外しかつ帯状フィルム基板の表裏を反転させながら第一ロールまたは第二ロールに巻付ける第五工程と、
スパッタリング室を真空排気した後、表裏を反転させて第一ロールまたは第二ロールに巻き付けられた帯状フィルム基板に対し上記第二工程〜第四工程を繰り返して帯状フィルム基板の裏面にも吸収型多層膜を形成する第六工程と、
表裏面に吸収型多層膜が形成された帯状フィルム基板をプレス打ち抜き加工してグラデーション濃度分布を有する吸収型多層膜NDフィルターを得る第七工程、
を具備することを特徴とする吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。 - シート状フィルム基板または帯状フィルム基板の表裏面にそれぞれ成膜される金属吸収膜層への酸化用イオンビームの照射位置が、シート状フィルム基板または帯状フィルム基板の表面と裏面とで幅方向にずらされていることを特徴とする請求項4または5に記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。
- 上記金属吸収膜層が、酸化により消衰係数が低下する材料で構成されていることを特徴とする請求項4、5または6に記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。
- 酸化により消衰係数が低下する材料が、Ni若しくはNi合金であることを特徴とする請求項7に記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。
- 請求項6に記載の製造方法により製造され、シート状フィルム基板または帯状フィルム基板と上記基板の表裏面にそれぞれ形成された吸収型多層膜を具備すると共に、各吸収型多層膜における金属吸収膜層への酸化用イオンビームの照射位置が上記基板の表面と裏面とで幅方向にずらされて、上記基板表面に形成された吸収型多層膜と上記基板裏面に形成された吸収型多層膜がそれぞれ異なるグラデーション濃度分布を有していることを特徴とする吸収型多層膜NDフィルター。
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