(57)【要約】【課題】基板表面以外へのプラズマＣＶＤ層の付着を有利に抑制しつつ、プラズマＣＶＤ層を基板の表面に均一な厚さで積層形成可能なプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】プラズマ発生部２４のプラズマを吹き出させる吹出口５６と連通し、かかる吹出口５６から吹き出されるプラズマを、基材１２が収容される反応室２２内に拡散噴出させる複数の噴出孔１１２を備えたシャワーヘッド６２を、反応室２２内に配置して、構成した。【選択図】図２
2014070244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を収容する反応室と、プラズマを発生させるプラズマ発生部と、該プラズマ発生部で発生したプラズマを該反応室内に吹き出させる吹出口とを備え、該吹出口を通じて、該プラズマ発生部から該反応室内に吹き出されるプラズマを利用して、前記基材の表面にプラズマＣＶＤ層を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記吹出口と連通し、該吹出口から吹き出される前記プラズマを前記反応室内に拡散噴出させる複数の噴出孔を備えたシャワーヘッドが、該反応室内に配置されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記複数の噴出孔が、互いに交差し、且つ前記吹出口から吹き出される前記プラズマの吹出方向にも交差する複数の方向に延びるように形成された傾斜孔にて構成されていることにより、該プラズマが、該傾斜孔からなる該複数の噴出孔から、それらの延出方向に沿って前記反応室内に拡散噴出させられるようになっている請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッドが、前記複数の噴出孔が形成される噴出孔形成部を有し、該シャワーヘッドのうちの少なくとも該噴出孔形成部が、前記吹出口からのプラズマの吹出方向に延びる回転軸回りに回転可能に配置されていると共に、該噴出孔形成部を該回転軸回りに回転させる回転手段が設けられている請求項１又は請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記吹出口から吹き出されるプラズマの流れを受けて、前記噴出孔形成部に対して前記回転軸回りの回転力を付与する複数の回転翼が、該噴出孔形成部に設けられ、前記回転手段が、該複数の回転翼によって構成されている請求項３に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ装置に係り、特に、基板の表面上に、プラズマＣＶＤ層をプラズマＣＶＤ法によって積層形成するのに使用されるプラズマＣＶＤ装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種の材質からなる基材の表面上に薄膜を形成する手法の一つとして、プラズマを利用するプラズマＣＶＤ法が知られている。そして、このプラズマＣＶＤ法を実施して、基板表面に薄膜状のプラズマＣＶＤ層を形成する装置も、様々な構造のものがある。例えば、特開２００９−１２０８８１号公報（特許文献１）等に開示される平行平板型のプラズマＣＶＤ装置や、特開２００５−２４８３２７号公報等に明らかにされる誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置等が、それである。
【０００３】
よく知られているように、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置は、基板が収容される反応室と、かかる反応室内に、互いに平行に延びるように対向配置された一対の平板状のプラズマ発生電極とを有して、構成されている。一方、誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置は、基板が収容される反応室と、その反応室の外部に配置された高周波誘導用のアンテナとを有して、構成されている。そして、それら平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置は、成膜用ガスが反応室内に供給された状態下で、一対のプラズマ発生電極間や高周波誘導用のアンテナに高周波電源からの電力を印加することにより、反応室内で、成膜用ガスに含まれる原料ガスのプラズマと反応ガスのプラズマを発生させ、更に、それらのプラズマを反応させることで、所定の生成物を生成し、それを基板の表面上に堆積させることによって、かかる生成物からなるプラズマＣＶＤ層を積層形成するようになっている。
【０００４】
このような平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置にあっては、プラズマ化された成膜用ガス（原料ガスと反応ガス）が、反応室内の全体に分散されるため、プラズマＣＶＤ層を、大面積の基板の表面の全体に対して、一度の成膜工程で一挙に積層形成することができるといった利点がある。しかしながら、その反面、成膜用ガスのプラズマのプラズマＣＶＤ法による反応によって生成された生成物が、反応室の内面や、反応室内に配置された電極、或いは基板を支持する支持部材等に付着することが避けられず、それ故、それらを除去するための余分な作業を行う必要があった。
【０００５】
かかる状況下、例えば、特開２００１−２２０６８０号公報（特許文献３）には、基板表面以外の生成物（プラズマＣＶＤ層）の付着を抑制可能なプラズマＣＶＤ装置が、明らかにされている。
【０００６】
このプラズマＣＶＤ装置は、基材を収容する反応室と、プラズマを発生させるプラズマ発生部と、プラズマ発生部で発生したプラズマを反応室内に吹き出させる吹出口とを有して、構成されている。このようなプラズマＣＶＤ装置を用いて、基材の表面にプラズマＣＶＤ層を形成する際には、例えば、先ず、基材を収容する反応室内を真空状態とする一方、アルゴンガス等の不活性ガスや、プラズマ状態で成膜用ガスと反応しないガスをプラズマ発生部に導入して、プラズマ発生部でプラズマを発生させる。そして、かかるプラズマを、プラズマ発生部から吹出口を通じて、真空状態とされた反応室内に吹き出させる一方、プラズマＣＶＤ層を形成するための成膜用ガスを反応室内に供給して、成膜用ガスをプラズマに接触させる。これにより、成膜用ガスに含まれる原料ガスや反応ガスをプラズマ化して、それら原料ガスのプラズマと反応ガスのプラズマとをプラズマＣＶＤ法により反応させる。そうして、かかるプラズマＣＶＤ法による反応により生成した生成物を基材の表面上に堆積させて、基材表面にプラズマＣＶＤ層を積層形成するのである。
【０００７】
また、そのようなプラズマＣＶＤ装置を用いて、プラズマＣＶＤ層を形成する際には、プラズマ発生部に、不活性ガスや成膜用ガスと反応しないガスに代えて、成膜用ガスに含まれる一部のガス成分を導入する場合もある。この場合には、成膜用ガスに含まれる一部のガス成分を、プラズマ発生部にてプラズマ化して、かかるプラズマを、プラズマ発生部から吹出口を通じて反応室内に吹き出させる一方、反応室内に供給される成膜用ガスのうちの他のガス成分を供給し、そのような他のガス成分をプラズマと接触させることにより、プラズマ化する。そして、それらプラズマ化されたガス成分同士をプラズマＣＶＤ法によって反応させて、反応室内の基材の表面上にプラズマＣＶＤ層を形成するのである。
【０００８】
このように、前記公報に開示される従来のプラズマＣＶＤ装置は、吹出口を通じて、プラズマ発生部から反応室内に吹き出されるプラズマ（不活性ガスや成膜用ガスと反応しないガスのプラズマ、或いは成膜用ガスに含まれるガス成分のプラズマ等）を利用して、反応室内に収容される基材の表面上に、プラズマＣＶＤ層を形成するようになっている。そして、そのようなプラズマＣＶＤ装置では、プラズマが、吹出口から基板表面に向かって吹き出されるため、成膜用ガスのプラズマの反応室内全体への分散が有利に抑制されて、プラズマＣＶＤ法による反応により生成した生成物が、基板表面に集中的に堆積するようになる。その結果、反応室の内面や基板を支持する支持部材等への生成物の付着が可及的に防止され得ることとなるのである。
【０００９】
ところが、かくの如き構造とされた、プラズマ発生部からプラズマを吹き出させる、所謂プラズマ吹出型プラズマＣＶＤ装置の成膜性能に関して、本発明者が、様々な角度から検討を加えたところ、かかる装置には、以下の如き問題が内在していることが判明した。
【００１０】
すなわち、従来のプラズマ吹出型プラズマＣＶＤ装置では、プラズマが、通常、吹出口から基板表面の中央部に向かって集中的に吹き出されるようになっている。そのため、そのようなプラズマ吹出型プラズマＣＶＤ装置を用いて、大面積の基板の表面にプラズマＣＶＤ層を積層形成しようとすると、基板表面の中央部と外周部との間で、プラズマＣＶＤ法による反応で生成される生成物の堆積量にバラツキが生じ、それによって、基材表面のプラズマＣＶＤ層の厚さが不均一となってしまう可能性があることが、本発明者の研究によって明らかとなったのである。
【００１１】
なお、そのような大面積の基材表面に形成されるプラズマＣＶＤ層の膜厚のバラツキを抑えるには、複数のプラズマ発生部を用いて、或いは基材を移動させながら、基材表面に対するプラズマＣＶＤ層の形成作業を行ったり、若しくはかかるプラズマＣＶＤ層の形成作業を複数回に分けて実施したりすることが考えられる。しかしながら、そうした場合には、プラズマＣＶＤ装置が複雑な構造を有する高価なものとなって、基材表面へのプラズマＣＶＤ層の形成コストが高騰するといった問題や、プラズマＣＶＤ層の形成作業における作業効率が著しく低下するといった不具合が惹起されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１２０８８１号公報
【特許文献１】特開２００５−２４８３２７号公報
【特許文献１】特開２００１−２２０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、基板表面以外へのプラズマＣＶＤ層の付着を有利に抑制しつつ、基板の表面に、その面積の大小に拘わらず、プラズマＣＶＤ層を満遍なく均一な厚さで経済的に有利に且つ効率的に積層形成することができるプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そして、本発明にあっては、かかる課題の解決のために、基材を収容する反応室と、プラズマを発生させるプラズマ発生部と、該プラズマ発生部で発生したプラズマを該反応室内に吹き出させる吹出口とを備え、該吹出口を通じて、該プラズマ発生部から該反応室内に吹き出されるプラズマを利用して、前記基材の表面にプラズマＣＶＤ層を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、前記吹出口と連通し、該吹出口から吹き出される前記プラズマを前記反応室内に拡散噴出させる複数の噴出孔を備えたシャワーヘッドが、該反応室内に配置されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置を、その要旨とするものである。
【００１５】
なお、本発明の有利な態様の一つによれば、前記複数の噴出孔が、互いに交差し、且つ前記吹出口から吹き出される前記プラズマの吹出方向にも交差する複数の方向に延びるように形成された傾斜孔にて構成されていることにより、該プラズマが、該傾斜孔からなる該複数の噴出孔から、それらの延出方向に沿って前記反応室内に拡散噴出させられることとなる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様の一つによれば、前記シャワーヘッドが、前記複数の噴出孔が形成される噴出孔形成部を有し、該シャワーヘッドのうちの少なくとも該噴出孔形成部が、前記吹出口からのプラズマの吹出方向に延びる回転軸回りに回転可能に配置されていると共に、該噴出孔形成部を該回転軸回りに回転させる回転手段が設けられる。
【００１７】
さらに、本発明の望ましい態様の一つによれば、前記吹出口から吹き出されるプラズマの流れを受けて、前記噴出孔形成部に対して前記回転軸回りの回転力を付与する複数の回転翼が、該噴出孔形成部に設けられ、前記回転手段が、該複数の回転翼によって構成される。
【発明の効果】
【００１８】
すなわち、本発明に従うプラズマＣＶＤ装置は、発生させたプラズマを反応室内に収容される基材表面に向かって吹出口から吹き出すプラズマ発生部を有しており、そして、特に、吹出口から吹き出されたプラズマを、シャワーヘッドの複数の噴出孔から反応室内に拡散噴出するようになっている。そのため、基材の表面が大面積とされていても、反応室内に基板表面の略全面に向かって、プラズマを可及的に満遍なく吹き出させることができる。これによって、プラズマＣＶＤ法による反応で生成される生成物を、反応室内の全体に無用に分散させることなく、基板の表面の全面に、可及的に均一な量で堆積させることができる。しかも、そのような操作が、１個のプラズマ発生部だけを用いた１回の成膜操作により、基材を移動させることもなしに、有利に実施され得る。
【００１９】
従って、かくの如き本発明に従うプラズマＣＶＤ装置を用いれば、プラズマＣＶＤ層の基板表面以外への付着を有利に抑制しつつ、基板の表面の全面に対して、その面積の大小に拘わらず、プラズマＣＶＤ層を、満遍なく均一な厚さで、経済的に有利に且つ効率的に積層形成することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従う構造を有するプラズマＣＶＤ装置を用いて得られた樹脂製品の一例を示す部分縦断面説明図である。
【図２】本発明に従う構造を有するプラズマＣＶＤ装置の一実施形態を示す縦断面説明図である。
【図３】図２に示されたプラズマＣＶＤ装置に装着されるシャワーヘッドの縦断面の端面説明図であって、図４のIII−III断面の端面に相当する図である。
【図４】図３のIV矢視説明図である。
【図５】本発明に従う構造を有するプラズマＣＶＤ装置の別の実施形態を示す図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００２２】
先ず、図１には、本発明に従う構造を有するプラズマＣＶＤ装置を用いて得られた樹脂製品として、自動車のリヤウインドウ用の樹脂ガラス１０が、その部分縦断面形態において示されている。かかる図１から明らかなように、樹脂ガラス１０は、基材としての基板１２を有し、この基板１２の表面（図１での上面）には、アンダーコート層１４が積層形成されている。また、かかるアンダーコート層１４の基板１２側とは反対側の面上には、トップコート層１６が、積層形成されている。なお、以下からは、便宜上、図１での上面を表面と言い、図１での下面を裏面と言うこととする。
【００２３】
基板１２は、透明な平板形態を呈し、ポリカーボネートを用いて射出成形された樹脂成形品にて構成されている。なお、基板１２は、射出成形以外の手法で成形されたものであっても良い。
【００２４】
アンダーコート層１４は、樹脂ガラス１０に対して、紫外線耐性等に基づいた耐候性を付与すること等を目的として、基板１２の表面に対して、その全面を被覆するように、それぞれ直接に積層形成されるもので、薄膜形態を呈している。このようなアンダーコート層１４は、一般に、液状のアクリル樹脂やポリウレタン樹脂を基板１２表面上に塗布して、塗膜を成膜した後、加熱操作や紫外線照射を行って、かかる塗膜を硬化させることにより形成される。なお、かかるアンダーコート層１４は、形成工程の簡略化や迅速化、更には形成に要する設備コストの低減等を図る上において、紫外線硬化膜にて構成されていることが、望ましい。また、アンダーコート層１４は、耐候性を有するものであれば、上記例示以外の樹脂材料や硬化手法を採用して、形成することもできる。更に、かかるアンダーコート層１４は、単層構造であっても、複数層が積層された複層構造であっても良い。
【００２５】
トップコート層１６は、樹脂ガラス１０に対して、耐摩傷性（耐摩耗性と耐擦傷性）を付与するために、アンダーコート層１４の基板１２側とは反対側の面に、その全面を覆うように積層形成されるもので、薄膜形態を呈している。そして、ここでは、かかるトップコート層１６が、優れた耐摩傷性を発揮するＳiＯ2のプラズマＣＶＤ層にて構成されている。なお、トップコート層１６の形成材料は、樹脂ガラス１０に対して十分な耐摩傷性を付与し得るものであれば、特に限定されるものではないものの、一般に、ＳiＯ2の他、ＳiＯＮ やＳi3Ｎ4 等の珪素化合物が用いられる。また、トップコート層１６は、単層構造であっても、複数層が積層された複層構造であっても良い。
【００２６】
そして、かくの如き優れた特徴を有する樹脂ガラス１０は、例えば、以下の手順に従って製造される。
【００２７】
すなわち、先ず、ポリカーボネート製の基板１２を射出成形等により成形して、準備する。この基板１２の成形方法は、射出成形に限定されるものではなく、公知の方法が適宜に採用可能である。
【００２８】
その後、準備された基板１２の表面に、アクリル樹脂やポリウレタン樹脂等の塗膜層を、公知のスプレー塗装やディッピング等により形成した後、かかる塗膜層を加熱したり、或いは紫外線に当てたりして硬化させる。これによって、基板１２の表面にアンダーコート層１４を積層形成して、中間製品１８（図２参照）を得る。
【００２９】
次いで、中間製品１８におけるアンダーコート層１４の表面上に、トップコート層１６を、プラズマＣＶＤ法を利用して、積層形成する。そして、その際に、本発明に従う構造を有するプラズマＣＶＤ装置が用いられるのである。
【００３０】
図２には、トップコート層１６の形成工程に用いられる、本発明に従う構造を備えたプラズマＣＶＤ装置の一実施形態が示されている。かかる図２から明らかなように、プラズマＣＶＤ装置２０は、反応室としての真空チャンバ２２と、この真空チャンバ２２に固設された、プラズマ発生部としてのプラズマ発生装置２４とを有している。そして、かかるプラズマＣＶＤ装置２０にあっては、プラズマ発生装置２４にて発生させられて、真空チャンバ２２内に供給されるプラズマを利用して、真空チャンバ２２に収容された中間製品１８のアンダーコート層１４上に、プラズマＣＶＤ層を積層形成するようになっている。
【００３１】
より具体的には、真空チャンバ２２は、チャンバ本体２６と蓋体２８とを更に有している。チャンバ本体２６は、筒状の側壁部３０と、かかる側壁部３０の下側開口部を閉塞する下側底壁部３２とを備えた有底筒状乃至は筐体状を呈している。蓋体２８は、チャンバ本体２６の上側開口部３４の全体を覆蓋可能な大きさを有する平板にて構成されている。そして、かかる蓋体２８が、チャンバ本体２６の上側開口部３４を覆蓋した状態で、図示しないロック機構にてロックされることによって、チャンバ本体２６内が気密に密閉されるようになっている。
【００３２】
チャンバ本体２６の下側底壁部３２の内面には、基板ホルダ３６が配設されている。この基板ホルダ３６は、全体として、平板形状を呈し、下側底壁部３２の内面に対して、一方の板面を重ね合わせて配置された状態で固設されている。また、かかる基板ホルダ３６の他方の板面からなる上面が、支持面３８とされている。
【００３３】
そして、本実施形態では、基板ホルダ３６の支持面３８に対して、中間製品１８が、基板１２のアンダーコート層１４の形成側とは反対側の裏面を重ね合わせた状態で支持されるようになっている。即ち、基板１２が、アンダーコート層１４の基板１２側とは反対側の面を上側に向けて、チャンバ本体２６内に露呈させた状態で、基板ホルダ３６にて保持されるようになっているのである。
【００３４】
チャンバ本体２６の側壁部３０の下端部における周上の一箇所には、排気パイプ４０が、チャンバ本体２６の内外を連通するように側壁部３０を貫通して、設置されている。また、かかる排気パイプ４０上には、真空ポンプ４２が設けられている。そして、この真空ポンプ４２の作動によって、チャンバ本体２６内の気体が排気パイプ４０を通じて外部に排出されて、チャンバ本体２６内が減圧されるようになっている。
【００３５】
また、側壁部３０の高さ方向中間部には、第一及び第二の２個の導入パイプ４４ａ，４４ｂが、側壁部３０を貫通して、設置されている。それら第一及び第二導入パイプ４４ａ，４４ｂにおいては、チャンバ本体２６内に突入して開口する一端側開口部が、それぞれ、第一及び第二ガス導入口４６ａ，４６ｂとされている。また、第一導入パイプ４４ａと第二導入パイプ４４ｂのチャンバ本体２６外への延出側の他端部には、第一ボンベ４８ａと第二ボンベ４８ｂとが、それぞれ接続されている。更に、第一及び第二ボンベ４８ａ，４８ｂの第一及び第二導入パイプ４４ａ，４４ｂとの接続部には、第一及び第二開閉バルブ５０ａ，５０ｂが、それぞれ設けられている。
【００３６】
そして、ここでは、第一ボンベ４８ａ内に、モノシラン（ＳiＨ4）ガスが、また、第二ボンベ４８ｂ内に、酸素ガスが、それぞれ収容されている。第一ボンベ４８ａ内に収容されるモノシランガスは、ＳiＯ2 のプラズマＣＶＤ層からなるトップコート層１６を形成するための成膜用ガスに含まれる原料ガスとして利用されるものである。第二ボンベ４８ｂ内に収容される酸素ガスは、かかる成膜用ガスに含まれる反応ガスとして利用されるものである。
【００３７】
なお、第一ボンベ４８ａ内に収容される成膜用ガスの原料ガスや、第二ボンベ４８ｂ内に収容される成膜用ガスの反応ガスは、トップコート層１６を構成する化合物に応じて、適宜に変更可能である。そして、ここでは、トップコート層１６が珪素化合物にて構成されているため、かかるトップコート層１６を形成するための成膜用ガスの原料ガスとしては、モノシランガス以外に、例えば、ジシラン（Ｓi2Ｈ6 ）ガス等の無機珪素化合物ガスや、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン等のシロキサン類や、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジエチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、トリメトキシシラン、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシエチルシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリエトキシジメチルシラン、トリエトキシエチルシラン、トリエトキシフェニルシラン、テトラメチルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のシラン類、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等のシラザン類等の有機珪素化合物のガス等が、それぞれ単独で、或いはそれらが適宜に組み合わされて使用される。２種類以上の珪素化合物ガスを用いる場合には、それら複数種類の珪素化合物ガスを混合した状態で、一つの第一ボンベ４８ａ内に収容しても良く、或いは２種類以上の珪素化合物ガスを、複数の第一ボンベ４８ａ内に、それぞれ別個に収容しても良い。また、珪素化合物からなるトップコート層１６を形成するための成膜用ガスの反応ガスとしては、酸素ガス以外に、例えば、窒素ガスやアンモニアガス等が使用され得る。
【００３８】
そして、かくの如き構造とされた真空チャンバ２２の蓋体２８に対して、プラズマ発生装置２４が固定されている。このプラズマ発生装置２４は、例えば、特開２００１−２２０６８０号公報に開示されるプラズマＣＶＤ装置に設けられるプラズマ生成室と同様な公知の構造を有している。
【００３９】
すなわち、プラズマ発生装置２４は、円筒状のケーシング５７を有している。このケーシング５７の下端部には、外フランジ部５９が一体的に周設されている。そして、図２に明示されてはいないものの、かかるプラズマ発生装置２４のケーシング５７内には、平板状を呈する一対のプラズマ発生電極が、互いに所定距離を隔てて対向配置されている。そして、図２に示されるように、プラズマ発生装置２４には、高周波電源５２が接続されており、この高周波電源５２が、プラズマ発生装置２４のケーシング５７に内蔵された一対のプラズマ発生電極（図示せず）のうちの一方に対して電気的に接続されている。また、プラズマ発生装置２４には、一対のプラズマ発生電極間に、例えば、アルゴンガス等の不活性ガスを導入するガス供給パイプ５４が取り付けられている。更に、プラズマ発生装置２４のケーシング５７の下側開口部が、プラズマ発生装置２４にて発生させられたプラズマを下方に向かって吹き出す円形の吹出口５６とされている。
【００４０】
そのようなプラズマ発生装置２４は、真空チャンバ２２の蓋体２８の中央部に穿設された挿通孔５８に挿通されて、吹出口５６を有する下端側部分（ケーシング５７の下端部）をチャンバ本体２６内に突入させた状態で、配置されている。そして、そのような配置状態下で、蓋体２８に固着された取付用ブラケット６０によって、プラズマ発生装置２４が、蓋体２８に取り付けられている。かかるプラズマ発生装置２４の蓋体２８への取付下では、吹出口５６が、チャンバ本体２６の下側底壁部３２に固設された基板ホルダ３６の支持面３８の略中央部の上方に、それと所定距離を隔てた位置において、鉛直下方に向かって開口するように配置されている。
【００４１】
かくして、かかるプラズマ発生装置２４にあっては、ガス供給パイプ５４を通じて、一対のプラズマ発生電極間に、ここではアルゴンガスが導入されると共に、それら一対のプラズマ発生電極間に、高周波電源５２からの電力が印加されることにより、アルゴンのプラズマガスを発生させ得るようになっている。また、そのようにして発生させたアルゴンのプラズマガスを、吹出口５６から、チャンバ本体２６内で吹出口５６の鉛直下方に位置する、基板ホルダ３６の支持面３８の略中央部位に向かって吹き出させるようになっている。
【００４２】
ところで、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置２０においては、特に、チャンバ本体２６内に突入配置されたプラズマ発生装置２４の下端部に対して、シャワーヘッド６２が、その一部分を、鉛直方向に延びる回転軸回りに回転させ得る状態で、装着されている。
【００４３】
より詳細には、図３及び図４に示されるように、シャワーヘッド６２は、プラズマ発生装置２４の下端部に固定される固定用ブラケット６４と、この固定用ブラケット６４に対して回転可能に取り付けられる、噴出孔形成部としての回転体６６とを有して、構成されている。
【００４４】
固定用ブラケット６４は、上側ブラケット６８と下側ブラケット７０とからなっている。上側ブラケット６８は、全体として、円環板形状を呈し、真空チャンバ２２内に突入配置されたプラズマ発生装置２４の下端部が挿入可能な大きさの中心孔７２を有している。
【００４５】
一方、下側ブラケット７０は、全体として、軸方向の一端部側が大径部７４とされる一方、他端部側が小径部７６とされた段付の円筒形状を呈している。この下側ブラケット７０の大径部７４は、プラズマ発生装置２４の前記ケーシング５７の下端部に設けられた外フランジ部５９の外径よりも僅かに大きな内径を有している。小径部７６は、プラズマ発生装置２４の吹出口５６の径と同じか又はそれよりも大きな内径を有している。また、かかる下側ブラケット７０においては、大径部７４側の端部に、大径側外フランジ部７８が、小径部７６側の端部に、小径側外フランジ部８０が、それぞれ、一体的に突設されている。更に、小径部７６の外周面の軸方向中間部には、周溝８２が周設されている。
【００４６】
そして、このような固定用ブラケット６４の上側ブラケット６８が、真空チャンバ２６内において、プラズマ発生装置２４の下端部を中心孔７２内に挿通させて、内周部を、プラズマ発生装置２４のケーシング５７の外フランジ部５９に重ね合わせた状態で配置されている。また、下側ブラケット７０は、真空チャンバ２６内において、プラズマ発生装置２４のケーシング５７の外フランジ部５９を大径部７４内に突入させて、大径側外フランジ部７８を上側ブラケット６８の外周部に重ね合わせると共に、小径部７６を、ケーシング５７の下側開口部からなる吹出口５６と連通状態で同軸的に位置させて、配置されている。そして、それら互いに重ね合わされた上側ブラケット６８と下側ブラケット７０の大径側外フランジ部７８とが、複数の取付ボルト８３にて固定されている。
【００４７】
かくして、固定用ブラケット６４が、真空チャンバ２６内において、プラズマ発生装置２４の下端部に固定されている。そして、かかる固定状態下において、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から吹き出されるプラズマが、下側ブラケット７０の小径部７６の下側開口部（大径部７４側とは反対側の開口部）を通じて、真空チャンバ２６内に吹き出されるようになっている。
【００４８】
一方、図３及び図４に示されるように、回転体６６は、第一分割体８４と第二分割体８６とを有している。第一分割体８４は、半割円筒状の第一分割筒壁部８８と、かかる第一分割筒壁部８８の下側開口部を閉塞する半円板の第一分割底壁部９０とからなっている。第一分割筒壁部８８の周方向両端部には、第一取付板部９２，９２が、それぞれ、径方向外方に突出するように一体形成されている。また、第二分割体８６も、半割円筒状の第二分割筒壁部９４と、かかる第二分割筒壁部９４の下側開口部を閉塞する半円板の第二分割底壁部９６とからなっている。第二分割筒壁部９４の周方向両端部には、第二取付板部９８，９８が、それぞれ、径方向外方に突出するように一体形成されている。
【００４９】
そして、第一分割筒壁部８８と第二分割筒壁部９４のそれぞれの周方向両側の端面同士が、また、第一分割底壁部９０と第二分割底壁部９６の径方向に延びる端面同士が、それぞれ互いに突き合わされて、組み付けられた状態下で、第一取付板部９２と第二取付板部９８とが取付ボルト１００にて相互に固定されることにより、第一分割体８４と第二分割体８６とが相互に固着されている。かくして、回転体６６が、第一分割体８４と第二分割体８６の一体組付品として構成されているのである。
【００５０】
このような回転体６６においては、第一分割筒壁部８８と第二分割筒壁部９４とからなる円筒状の筒壁部１０２と、第一分割底壁部９０と第二分割底壁部９６とからなる円板状の底壁部１０４とを一体的に備えた、全体として、片側有底の円筒形状を有して、構成されている。
【００５１】
そして、かかる回転体６６の筒壁部１０２の内径が、吹出口５６の内径と略同じか又はそれよりも大きな径とされている（図２参照）。また、筒壁部１０２の内周面の上端部には、深さの小さな第一周溝１０６が設けられており、更に、この第一周溝１０６の下側には、深さの大きな第二周溝１０８が設けられている。
【００５２】
一方、底壁部１０４の中央には、案内突部１１０が一体的に突設されている。この案内突部１１０は、基端部に向かうに従って次第に大径となるテーパ乃至は山形形状を有している。また、かかる底壁部１０４の、案内突部１１０が形成される中央部を除く部位には、多数の噴出孔１１２が、底壁部１０４を貫通して形成されている。それら多数の噴出孔１１２は、プラズマ発生装置２４の吹出口５６よりも十分に小さな内径を有し、底壁部１０４の中央部を除く略全域において、放射状に位置して、略均等に分散、配置されている。また、そのような多数の噴出孔１１２にあっては、それらのうちの幾つかのものが、回転体６６の軸方向に延び出しているものの、それらのうちの大部分が、互いに交差し、且つ回転体６６の軸方向にも交差する複数の方向に斜めに延び出している。即ち、多数の噴出孔１１２のうちの大部分が、互いに交差する方向であって、且つ回転体６６の軸方向に対して所定角度をもって傾斜する方向に延びる傾斜孔にて構成されている。
【００５３】
また、回転体６６においては、筒壁部１０２と底壁部１０４との間に形成される内側角部が、回転体６６の径方向外方に向かって凸となる湾曲面からなるガイド面１１４とされている。更に、そのようなガイド面１１４を有する回転体６６の内側角部の周方向に等間隔を隔てた複数箇所には、複数の回転翼１１６が、筒壁部１０２と底壁部１０４とに跨って配置された状態で、一体的に立設されている。
【００５４】
この回転翼１１６は、回転体６６の周方向の一方向（ここでは、反時計回りの方向）に向かって凸となるように緩いカーブを描いて湾曲する薄肉の板状小片からなり、回転体６６の中心軸に対して所定の角度で傾けられて、配置されている。なお、ここでは、これら複数の回転翼１１６の周方向に互いに隣り合うもの同士の間に位置する底壁部１０４部分やガイド面１１４部分にも、噴出孔１１２が、それぞれ複数個ずつ形成されている。
【００５５】
そして、図２に示されるように、かくの如き構造とされた回転体６６が、プラズマ発生装置２４の下端部に固定された固定用ブラケット６４における下側ブラケット７０の小径部７６に対して、筒壁部１０２の開口部において外挿されると共に、筒壁部１０２の開口側端面を、下側ブラケット７０の小径部７６と大径部７４との段差面に当接乃至は上下方向に対向させて、プラズマ発生装置２４の鉛直下方に同軸的に配置されている。また、そのような配置状態下で、下側ブラケット７０の小径部７６の小径側外フランジ部８０が、回転体６６の筒壁部１０２の第二周溝１０８内に突入されていると共に、回転体６６の筒壁部１０２と下側ブラケット７０の小径部７６との間に、ベアリング１１８が介装されている。このベアリング１１８は、径方向両側端部が、回転体６６の筒壁部１０２の第一周溝１０６と、下側ブラケット７０の小径部７６の周溝８２内に圧入されることで、それら回転体６６と下側ブラケット７０とに対して固定されている。これにより、回転体６６が、下側ブラケット７０の小径部７６に対して、上下方向への移動が規制された状態で、中心軸回りに回転可能に取り付けられている。
【００５６】
かくして、シャワーヘッド６２が、プラズマ発生装置２４の下端部に対して、多数の噴出孔１１２が形成される回転体６６を、吹出口５６からのプラズマの吹出方向となる鉛直方向に延びる回転軸回りに回転可能に配置した状態で装着されている。
【００５７】
そして、そのようにしてシャワーヘッド６２がプラズマ発生装置２４に装着されたプラズマＣＶＤ装置２０にあっては、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から吹き出されたプラズマが、下側ブラケット７０の小径部７６の内孔を通じて、回転体６６内に導入されて、多数の噴出孔１１２から真空チャンバ２２内に噴出されるようになっている。また、ここでは、特に、多数の噴出孔１１２の大部分が、互いに交差し、且つ鉛直方向にも交差する複数の方向に斜めに延びる傾斜孔にて構成されているため、多数の噴出孔１１２から噴出したプラズマが、真空チャンバ２６内で拡散するようになっている。そして、本実施形態では、多数の噴出孔１１２から噴出したプラズマが、真空チャンバ２６内において、プラズマ発生装置２４の吹出口５６の鉛直下方に位置する基板ホルダ３６の支持面３８の略全域にゆきわたるものの、それ以外の領域には可及的に広がらないように、多数の噴出孔１１２によるプラズマの拡散領域が限定されている。即ち、プラズマの拡散領域が、そのような限られた領域となるように、傾斜孔からなる多数の噴出孔１１２の傾斜角度が調節されているのである。
【００５８】
また、かかるプラズマＣＶＤ装置２０では、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から回転体６６の筒壁部１０２の内面や筒壁部１０２と底壁部１０４との間の内側角部に向かって吹き出されたプラズマが、そのような内側角部に設けられたガイド面１１４にて、多数の噴出孔１１２が形成される底壁部１０４部分に向かってスムーズに案内されるようになっている。更に、吹出口５６から回転体６６の底壁部１０４の中央部位に向かって吹き出されたプラズマも、案内突部１１０の外面によって、多数の噴出孔１１２が形成される底壁部１０４部分に向かってスムーズに案内されるようになっている。
【００５９】
そして、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から吹き出されたプラズマが、回転体６６内に設けられた複数の回転翼１１６に向かって吹き付けられることにより、複数の回転翼１１６が、プラズマの流れを受けて、回転体６６に対して、周方向の一方向（ここでは、反時計回りの方向）への回転力を付与するようになっている。かくして、吹出口５６から吹き出されるプラズマの吹出圧力により、回転体６６が、周方向の一方向に回転させられるように構成されているのである。このことから明らかなように、本実施形態では、複数の回転翼１１６によって、回転手段が構成されている。
【００６０】
従って、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置２０においては、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から吹き出されたプラズマが、シャワーヘッド６２の回転体６６に設けられた多数の噴出孔１１２から、真空チャンバ２６内の基板ホルダ３６の支持面３８に向かって拡散噴出して、かかる支持面３８の全面に吹き付けられるようになっている。そして、そのとき、吹出口５６からのプラズマの吹出圧力に基づいて、回転体６６が周方向の一方向に回転する。そのため、たとえ、回転体６６の回転停止状態下で、回転体６６の周方向において、多数の噴出孔１１２からのプラズマの噴出量にバラツキがあったとしても、回転体６６が回転することにより、そのような噴出量のバラツキが解消され、以て、基板ホルダ３６の支持面３８へのプラズマの吹付け量が、支持面３８の全面に亘って可及的に均一な量と為され得るようになっているのである。
【００６１】
ところで、かくの如き構造とされたプラズマＣＶＤ装置２０を用いて、中間製品１８のアンダーコート層１４上にプラズマＣＶＤ層からなるトップコート層１６を形成する際には、例えば、以下のようにして、その操作が進められる。
【００６２】
すなわち、先ず、図２に示されるように、中間製品１８を、基板ホルダ３６の支持面３８上に支持させた状態で、基板ホルダ３６にて保持する。このとき、中間製品１８は、アンダーコート層１４の表面を上側に向けた状態で配置される。
【００６３】
次いで、上側開口部３４を蓋体２８にて覆蓋した後、図示しないロック機構にて、蓋体２８をチャンバ本体２６にロックする。これにより、真空チャンバ２２内を気密に密閉する。そして、その後、真空ポンプ４２を作動させて、真空チャンバ２２内を減圧する。この減圧操作によって、真空チャンバ２２内の圧力は、例えば１０-5〜５０Ｐａ程度とされる。
【００６４】
そして、真空チャンバ２２内の圧力が所定の値となったら、真空ポンプ４２を作動させたままで、プラズマ発生装置２４内に、ガス供給パイプを通じて、アルゴンガス等を導入する。なお、ガス供給パイプ５４を通じてプラズマ発生装置２４内に供給されるガスは、アルゴンガスに限定されるものではない。アルゴンの他に、例えば、ヘリウムやネオン、キセノン、クリプトン等の不活性ガスや、不活性ガス以外のガスであって、プラズマ状態で成膜用ガスのプラズマと反応しないガス等が、適宜に用いられる。また、プラズマ発生装置２４内に導入されるガスは、成膜用ガスに含まれる一部のガス成分であっても良い。
【００６５】
また、プラズマ発生装置２４内にアルゴンガスを導入する一方で、プラズマ発生装置２４に接続された高周波電源５２をＯＮ作動する。これにより、プラズマ発生装置２４内で、アルゴンガスをプラズマ化して、アルゴンプラズマを発生させて、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から、アルゴンプラズマを、シャワーヘッド６２の回転体６６内に吹き出させる。
【００６６】
そして、シャワーヘッド６２の回転体６６内に吹き出されたアルゴンプラズマを、回転体６６の底壁部１０４に設けられた多数の噴出孔１１２から、真空チャンバ２６内の基板ホルダ３６の支持面３８に保持された中間製品１８のアンダーコート層１４の表面の全面に向かって拡散噴出させる。
【００６７】
このとき、多数の噴出孔１１２から噴出するアルゴンプラズマが、アンダーコート層１４の表面に向かって吹き付けられるようになるため、かかるアルゴンプラズマが、真空チャンバ２６内に無用に分散することがない。また、回転体６６の底壁部１０４に向かって吹き出されるアルゴンプラズマが複数の回転翼１１６に衝突し、それにより、かかるアルゴンプラズマの吹出圧力に基づいて、回転体６６が、鉛直方向に延びる回転軸回りの一方向に回転する。
【００６８】
そして、そのようにして、アルゴンプラズマを、多数の噴出孔１１２から、中間製品１８のアンダーコート層１４に向かって拡散噴出させる一方で、第一導入パイプ４４ａと第二導入パイプ４４ｂとにそれぞれ接続された第一ボンベ４８ａの第一開閉バルブ５０ａと第二ボンベ４８ｂの第二開閉バルブ５０ｂとを各々開作動して、第一ボンベ４８ａ内のモノシランガスと第二ボンベ４８ｂ内の酸素ガスとを、第一及び第二ガス導入口４６ａ，４６ｂを通じて、真空チャンバ２２内に導入する。
【００６９】
これにより、真空チャンバ２２内で、モノシランガスと酸素ガスとをアルゴンプラズマに接触させて、それらをプラズマ化する。そして、それらモノシランガスのプラズマと酸素ガスのプラズマとを反応させて、ＳiＯ2を生成し、かかる生成物ＳiＯ2を、中間製品１８のアンダーコート層１４上に積層させる。
【００７０】
このとき、アルゴンプラズマが、中間製品１８のアンダーコート層１４の表面の全面に向かって拡散噴出しているため、モノシランガスのプラズマと酸素ガスのプラズマとの反応が、真空チャンバ２２内における中間製品１８のアンダーコート層１４の全表面の上部空間において、局所的に進行する。それによって、かかる反応によって生成されるＳiＯ2の大部分が、アンダーコート層１４の表面の全面に堆積するようになる。
【００７１】
しかも、多数の噴出孔１１２からアルゴンプラズマを拡散噴出する回転体６６が鉛直方向に延びる回転軸回りに回転しているため、アルゴンプラズマが、中間製品１８のアンダーコート層１４の全表面に、可及的に均一な量で、満遍なく吹き付けられるようになる。そして、それにより、モノシランガスのプラズマと酸素ガスのプラズマとの反応によって生成されたＳiＯ2が、アンダーコート層１４の表面の全面に、略均等な厚さで堆積するようなる。
【００７２】
かくして、中間製品１８のアンダーコート層１４の全表面上に、ＳiＯ2のプラズマＣＶＤ層からなるトップコート層を積層形成する。そうして、図１に示される如き構造を備えた、目的とする樹脂ガラス１０を得るのである。
【００７３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置２０を用いれば、真空チャンバ２２内でのモノシランガスのプラズマと酸素ガスのプラズマとの反応によって生成されるＳiＯ2の大部分を、中間製品１８のアンダーコート層１４の表面上に堆積させることができる。このため、真空チャンバ２２の内面や基板ホルダ３６等のアンダーコート層１４の表面以外へのＳiＯ2の付着を、効果的に抑制することができる。それ故、真空チャンバ２２内の不要な部位に付着したＳiＯ2を除去するための余分な作業から有利に開放されるか、或いはそのような作業の実施回数を飛躍的に減少させることができる。その結果、トップコート層１６の形成工程、ひいては樹脂ガラス１０の製造工程の簡略化及び効率化を、極めて効果的に達成することが可能となる。
【００７４】
そして、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置２０によれば、特に、鉛直方向に延びる回転軸回りに回転するシャワーヘッド６２（回転体６６）の多数の噴出孔１１２からのプラズマの拡散噴出により、中間製品１８のアンダーコート層１４の表面の全面に対して、プラズマＣＶＤ層からなるトップコート層１６を、満遍なく均一な厚さで積層形成することができる。しかも、そのようなアンダーコート層１４の全表面へのトップコート層１６の均一な厚さでの積層形成が、１個のプラズマ発生装置２４だけを用いて、１回の成膜操作により、中間製品１８を移動させることもなしに有利に実施できる。従って、アンダーコート層１４の全表面上に、均一な厚さのトップコート層１６を、プラズマＣＶＤ装置２０の構造の複雑化を招くことなく、低コストに積層形成することが可能となるのである。
【００７５】
また、かかるプラズマＣＶＤ装置２０では、回転体６６に複数の回転翼１１６が設けられていることにより、回転体６６が、外部からのエネルギー供給を必要とするアクチュエータ等を何等使用することなく、アルゴンプラズマの吹出口５６からの吹出圧力だけで回転するようになっている。これによっても、プラズマＣＶＤ装置２０の構造の簡略化と、目的とする樹脂ガラス１０の製造に際してのランニングコストの削減とが、共に有利に実現され得る。
【００７６】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
【００７７】
例えば、前記実施形態では、シャワーヘッド６２が、多数の噴出孔１１２が形成される回転体６６を有し、この回転体６６が、各噴出孔１１２からプラズマを拡散噴出しつつ、プラズマの吹出方向に延びる回転軸回りに回転させられるようになっていた。しかしながら、シャワーヘッド６２は、吹出口５６から吹き出されるプラズマを真空チャンバ２２内に拡散噴出させる複数の噴出孔１１２を有しておれば良く、それが回転不能とされていても、何等差し支えない。
【００７８】
なお、シャワーヘッド６２を回転不能に構成する場合には、シャワーヘッド６２を、プラズマ発生装置２４の下端部に対して回転不能に取り付けることもできる。また、例えば、図５に示されるように、シャワーヘッド６２を真空チャンバ２６に対して回転不能に取り付けても良い。図５に示される実施形態に関しては、前記実施形態と同様な構造とされた部材及び部位について、図２と同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
すなわち、図５に示されるように、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置２０においては、シャワーヘッド６２が、全体として、平板形状を呈している。そして、この平板状のシャワーヘッド６２は、真空チャンバ２２のチャンバ本体２６内を、上下二つの空間に仕切ることが可能な程度の大きさを有し、その中央部に、多数の噴出孔１１２が穿設されている。そして、かかるシャワーヘッド６２が、チャンバ本体２６の側壁部３０に一体形成された支持突起１２０にて支持された状態で、チャンバ本体２６内の空間を上下二つに仕切るように配設されている。これにより、シャワーヘッド６２が、真空チャンバ２６に対して回転不能に取り付けられて、プラズマ発生装置２４の吹出口５６から吹き出されるプラズマを、多数の噴出孔１１２から、基板ホルダ３６の支持面３８上に保持された中間製品１８のアンダーコート層１４の全面に拡散噴出するようになっているのである。
【００８０】
一方、シャワーヘッド６２を回転可能とする場合にあっても、シャワーヘッド６２を、プラズマ発生装置２４以外の部材、例えば、真空チャンバ２２のチャンバ本体２６に対して、吹出口５６からのプラズマの吹出方向に延びる回転軸回りに回転可能に取り付けても良い。また、シャワーヘッド６２のうちの噴出孔形成部（前記第一の実施形態では、回転体６６に相当する）だけでなく、シャワーヘッド６２の全体を回転可能と為すこともできる。
【００８１】
さらに、シャワーヘッド６２を回転可能とする場合には、シャワーヘッド６２を回転させる回転手段の構造が、特に限定されるものではなく、公知の各種の構造が採用可能である。従って、シャワーヘッド６２の少なくとも噴出孔形成部を回転させ得る電動モータ等の公知の各種のアクチュエータ等を、回転手段として用いても、何等差し支えない。
【００８２】
また、例えば、長尺な基板が巻き付けられたロールから巻き出された基板部分を巻き掛ける成膜用ローラが、真空チャンバ２２内に設けられて、かかる成膜用ローラに巻き掛けられた基板部分の表面に対して、プラズマＣＶＤ層を連続的に形成するようにした構造をもって、プラズマＣＶＤ装置を構成することも可能である。
【００８３】
加えて、前記実施形態では、本発明を、樹脂ガラスの表面に、プラズマＣＶＤ層からなるトップコート層を形成するのに用いられるプラズマＣＶＤ装置に適用したものの具体例を示したが、本発明は、基板の表面上にプラズマＣＶＤ層を形成するのに用いられるプラズマＣＶＤ装置の何れに対しても、有利に適用され得るものであることは、勿論である。
【００８４】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【符号の説明】
【００８５】
１０  樹脂ガラス                      １２  基板
１４  アンダーコート層                １６  トップコート層
１８  中間製品                        ２０  プラズマＣＶＤ装置
２２  真空チャンバ                    ２４  プラズマ発生装置
５６  吹出口                          ６２  シャワーヘッド
６４  固定用ブラケット                ６６  回転体
１１２  噴出孔                        １１６  回転翼
【図１】
2014070244.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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