(57)【要約】  本発明は、真空下で、主としてフッ素及び炭素を含有する非結晶層を基板（９）上に付着させるための方法に関し、イオン・カノンに供給されるガス状形態又は飽和蒸気のフッ素及び炭素を含有する少なくとも1つの化合物から生成される加速イオン・ビーム形態でイオンを噴射するためのイオン・ガン（１）により、この層を付着させる工程を含むことを特徴とする。この種の方法は、具体的には、低い屈折率を有する外側層を、下にある反射防止スタックの層に粘着させることを改善することを可能にする。本発明は、さらに、前述の方法を実施するのに好適な装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素及び炭素を専ら含有する非結晶層を真空内で基板上に付着させる方法であって、イオン銃に供給されるガス又は飽和蒸気形態のフッ素及び炭素を含有する少なくとも１つの化合物から生成される加速イオン・ビーム形態でイオンを噴射するようにされたイオン銃により、前記層を付着させる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
フッ素及び炭素を専ら含有する前記層が、前記基板上に付着された反射防止スタックの低屈折率の外層であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記イオン銃に、酸素又は少なくとも１つの希ガスと混合されたフッ素及び炭素を含有する少なくとも１つの化合物が供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記イオン銃に、少なくとも１つの脂肪族又は環式フルオロカーボン化合物、少なくとも１つの脂肪族又はフッ素化炭化水素、又は、これらの混合物が供給されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記イオン銃に、オクタフルオロシクロブタン（ｃ−Ｃ4Ｆ8）又はこの混合物が、少なくとも１つの他のフルオロカーボン化合物、具体的には、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）又はヘキサフルオロメタン（Ｃ2Ｆ6）、又は少なくとも１つの希ガスと共に供給されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基板が、プラスチック材料基板であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
それぞれが、内側から外側の方向に、高屈折率／低屈折率／高屈折率の層を有し、好ましくはＺｒＯ2／ＳｉＯ2／ＺｒＯ2の形式である３層の物理的気相成長法（ＰＶＤ）を真空内で実行する工程と、
フッ素及び炭素を専ら含有する非結晶外層を、前記イオン銃により付着する工程と、
により反射防止スタックを製造することを特徴とする請求項２及び請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
各真空ＰＶＤ工程の各々が、付着されるべき材料の電子衝撃による蒸着を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
各付着工程が、１０-2Ｐａより少ないか、又は、これと等しい圧力で実行されることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
低屈折率の外層を前記下にある反射防止スタックの層に粘着することを改善するための請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の方法の用途。
【請求項１１】
イオン銃（１）と、
前記イオン銃にフッ素及び炭素を含有する化合物を供給するための手段（７）と、
前記イオン銃の上にある基板ホルダ（３）と、
を含む請求項１から請求項９までのいずれか１項による方法を実施するのに好適な装置。
【請求項１２】
前記イオン銃が、環状アノード（４）と、前記環状アノードの上を直径に沿って延びる糸状カソード（５）と、該環状アノードの下にある磁石（６）とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記イオン銃（１）が、前記環状アノードと前記磁石との間にガス分配器（２）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記イオン銃（１）及び前記基板ホルダ（３）が収容されるチャンバ（８）と、前記チャンバを真空にするためのポンピング・システム（１１）とを含むことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
水ポンプ速度を増加するようにされた冷却トラップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
電子衝撃により、付着されるべき前記材料を蒸着するための電子銃（１２）を含むことを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空内で、基板上に、フッ素及び炭素を専ら含む非結晶層、具体的には非結晶フルオロカーボン層を付着させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定のフッ化炭層材料が薄層で用いられる場合には、可視スペクトルにおいては透明であり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（６３０ｎｍでｎ＝１．３５）のように低い屈折率を有する。
【０００３】
したがって、これらは可視スペクトル全体にわたり低レベルの反射及び完璧な透明性を可能にするため、これらを反射防止処理において低屈折層として用いることは、特に適当である。特に、目のレンズの反射防止コーティング分野においては、反射防止コーティングの有効性を最適化すると同時に、限られた数の層を維持するため、現在広く用いられている材料であるシリカの屈折率（６３０ｎｍでｎ＝１．４７）より低い屈折率を有する材料を用いることが有利である。
【０００４】
しかし、フルオロカーボン材料は、多くの場合、大部分の他の材料と比較して、不良な粘着力を有する。これは、例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）のような非結晶フルオロカーボン化合物を真空蒸着により付着させる場合である。この不良な粘着性は、特に、目のレンズのような、集中的に用いられる、頻繁に洗浄されなければならない日用品において、これらの用途の広がりを妨げている。
【０００５】
産業的に用いられる別の方法は、例えば、国際特許出願ＷＯ  ９８/３３０７７号に述べられるプラズマ助長化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）である。この方法は、プラズマを用いて、前駆ガスを解離し、これによって、再び結びつくことができる遊離基を生成して、反応チャンバに導入される物体表面に粘着している均質な材料を形成することに基づくものである。この技術は満足いくものであるが、高価格の装置の使用を必要とする。
【０００６】
さらに、ＰＥＣＶＤにより取得されたフルオロカーボン層は、一般に黄色がかっているため、その透明度は、期待外れである。
【発明の開示】
【０００７】
そのため、ここでは、イオン銃を用いて、フルオロカーボンイオン又はヒドロフルオロカーボン・イオンを、基板に衝突する加速イオン・ビーム形態で噴射し、さらに、フッ素及び炭素を含有する電気的に中性の化合物を構成するのに必要な電子を供給することで構成される新規な付着方策が提案される。
【０００８】
これは、低屈折率をもつ非結晶フルオロカーボン層を、光学基板又は下にある層に粘着させて、衝撃及びかき傷に対する非常に高い抵抗、完璧な透明度、及び非常に低い屈折率を有する目のレンズの製造に用いることができる反射防止層又は層のスタックを構成するための単純で効率的な方法である。
【０００９】
さらに、この方法は、通常の蒸着機において容易に用いることができ、第１層の蒸着の次に、すぐ、非結晶フルオロカーボン層の付着を可能にする。
【００１０】
したがって、概して、本発明は、真空内で、基板上に、フッ素及び炭素を専ら含む非結晶層を付着させるための方法を提案し、これは、イオン銃に供給されるガス又は飽和蒸気形態のフッ素及び炭素を含有する少なくとも１つの化合物から生成された加速イオン・ビーム形態でイオンを噴射するようにされたイオン銃により、前述の層を付着させる工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
好ましい特徴によれば、
・イオン銃には、酸素又は少なくとも１つの希ガスと混合されたフッ素及び炭素を含有する少なくとも１つの化合物が供給される
・イオン銃には、少なくとも１つの脂肪族又は環式フルオロカーボン化合物、少なくとも１つの脂肪族又は環式フッ素化炭化水素、又はこれらの混合物が供給される。
【００１２】
本発明により取得することができるフルオロカーボン層は、本質的に、フッ素及び炭素の原子で構成される化合物の凝集により構成される。基板又は下にある層の表面を、連続的に、典型的には１ｎｍから５００ｎｍまで変化する厚さで覆うことが意図される。特に、これは低い屈折率及び低い誘電率を有する。
【００１３】
上述の種類のフルオロカーボン層は、これを構成するフルオロカーボン分子が、一般に、ポリマー又は大きい結晶構造を形成しないことにより非結晶性である。
【００１４】
本方法の有効性を高めるために、オクタフルオロシクロブタン（ｃ−Ｃ4Ｆ8）又はその化合物の混合物を、少なくとも１つの他のフルオロカーボン化合物、具体的には、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）又はヘキサフルオロメタン（Ｃ2Ｆ6）、又は、少なくとも１つの希ガスと用いることが、さらに好ましい。
【００１５】
希ガスは、アルゴン又はキセノンであることが好ましい。
フルオロカーボンガスから生成された陽イオンの大部分はＣＦ３＋、ＣＦ２＋、ＣＦ＋、Ｃ＋、及びＦ＋であり、比率は、まず、用いられるフルオロカーボンガスにより、さらに、付加的なガスの存在によって決まる。
【００１６】
本発明の方法は、さらに、アノード電圧を増加させることにより、より迅速な付着速度を提供し、これは、フルオロカーボンガスの解離を助け、イオンのエネルギを増加させるという結果になる。
【００１７】
一般に用いられるイオン銃は、環状アノードと、カソードとして働き、該環状アノード上を直径に沿って延びるフィラメントと、該環状アノードの下に配設された、永久磁石とすることができる磁石とを有する種類である。銃にガスを供給するガス分配器は、アノードと磁石との間に配設することが好ましい。
【００１８】
したがって、電子は、カソードにより放出され、磁場線により形成された軌道を辿る。電子は、アノード近くの放電域の方向に加速し、ここでフッ素及び炭素を含有する化合物の分子と衝突する。これらの衝突がイオン化、及び、フッ素及び炭素を含有する化合物の解離を生じさせる。イオン及び電子は、導電ガス又はプラズマを形成する。
【００１９】
上述の内容においては、形成されたイオンは空間における全方向に加速される。これらは、イオンの発散ビーム形態で放電域から出て行く前に、銃の軸を数回横切る。
【００２０】
最後に、イオンの陽電荷が、カソードから来る電子の幾つかにより中和されるため、これらが基板に到達したときには、ビーム電流は事実上ゼロである。
【００２１】
本発明により提供される付着様式は、無機質材料又はより有利なことにはプラスチック材料で構成された種々の基板を用いることを可能にする。
【００２２】
材料は、具体的には、特定の場合においては、ＯＲＭＡ  ＳＵＰＲＡ（登録商標）のようなすり傷防止ワニスにより被覆することができる、ＰＰＧ  ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓからのＣＲ−３９（登録商標）樹脂のような樹脂とすることができる。
【００２３】
この方法は、フッ素及び炭素を専ら含有する単一の非結晶層を付着するのに用いることができるが、本発明は、特に、反射防止処理がなされた目のレンズを製造する目的で、本発明の方法により付着されたフッ素及び炭素を専ら含有する層を含む異なる屈折率をもつスタック層の生成を含む。
【００２４】
本発明の方法が反射防止スタックの内容において用いられる場合には、フッ素及び炭素を専ら含有する層は、一般に、低指数の外層を形成する。
【００２５】
したがって、本発明は、真空内で、３層の物理的気相成長法（ＰＶＤ）の連続的な工程により反射防止スタックを製造することで構成され、これらの層は、それぞれ、該スタックの内側から外側の方向に、高屈折率／低屈折率／高屈折率を有しており、この層のスタックは、ＺｒＯ2／ＳｉＯ2／ＺｒＯ2のスタックに対応するものであることが好ましく、ここで、ＺｒＯ2及びＳｉＯ2は、これらの層が形成される材料を示し、次いで、フッ素及び炭素を専ら含有する非結晶外層を、イオン銃により付着させることで構成される。
【００２６】
目のレンズ上の反射防止スタックは、通常は、最終的な汚染防止層を含む。本発明のフッ素及び炭素を専ら含有する非結晶層は、既にこの汚染防止特性を有しているため、この種の層の付着は、必ずしも、本発明の範囲内ではない。
【００２７】
上述された真空ＰＶＤ工程の各々においては、電子銃により付着される材料の蒸着を含むことが好ましい。
実際、各ＰＶＤ工程は、１０-12Ｐａより少ないか、又は、これと等しい圧力で実行される。
本発明は、さらに、上で定義された方法を用いて、低屈折率の外層を、下にある反射防止スタックの層に粘着することを改善することに関する。
【００２８】
本発明は、最後に、本発明による方法を実施するのに好適な装置にあり、この装置は、
・イオン銃と、
・該イオン銃にガス又は蒸気形態でフッ素及び炭素を含有する化合物を供給するための手段と、
・該イオン銃の上にある基板ホルダと、
を含むことにより特徴付けられる。
イオン銃は、上で定義されたものであることが好ましい。
【００２９】
イオン銃及び基板ホルダは、チャンバ内に収容され、この装置は、前述のチャンバを真空にするためのポンピング・システムを含む。
【００３０】
この装置は、水ポンプ速度を増加するようにされた冷却トラップと、付着されるべき材料の電子衝撃による蒸着のための電子銃とにより相補することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の特徴及び利点は、添付の概略的な図面を指す以下の説明からわかるであろう。
図示実施形態においては、基板９に対する付着の方法を実施するための装置１０は、真空にすることができるチャンバ８形態をとり、この内側には、固定磁石６を含む、Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ  ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃからのＭａｒｋ  ＩＩイオン銃１が配設されており、該銃の軸には、基板ホルダ３が、イオン１４が出て行く方向に置かれている。
【００３２】
基板９は、実際は、通常のターンテーブルの部分を形成する基板ホルダにより支持される。
【００３３】
フッ素及び炭素を含有する化合物をイオン銃に供給するガスが、穿孔プレートで構成されたガス分配器２により、環状アノード４の下に解放される。ガス量は、１つ又はそれ以上のＭＫＳ質量流量計に連結された供給手段７により、上流側で調整される。
【００３４】
電子はカソード５により放出され、図２に見ることができる磁場線１３をほぼ辿る。これらは、アノード４近くの放電域の方向に加速され、ここで原子又は分子と衝突する。これらの衝突の幾つかはイオンを生成する。放電域における電子及びイオンの混合は、導電ガス又はプラズマを形成する。形成されたイオンは、図２に示すように加速されて、源を出て行く前に、イオン銃の軸を数回横切ることができる。出口において、これらは発散ビームを形成する。
【００３５】
これらのイオンの陽空間電荷は、次いで、カソード５からの電子の幾つかにより中和される。
【００３６】
付着チャンバ８の内側を真空にするためにポンピング・システム１１が形成され、図を簡略化するためにここでは図示されていないが、冷却トラップ（マイスナー・トラップ）が囲いの内側に配置されて、水ポンプ速度を増加させる。したがって、付着に必要な１０-2Ｐａのオーダーの圧力を数分間で取得することができる。
【００３７】
電子衝撃により、付着されるべき材料を真空にするために、４つのキャビティを有する回転るつぼをもつＬｅｙｂｏｌｄ  ＥＳＶ６電子銃１２が与えられる。
【００３８】
カソード５は、環状アノード４上を直径に沿って延びるフィラメント形態をとることを記すのは重要である。
【００３９】
図３は、本発明の方法により取得することができるスタックの一例を示す。
【００４０】
この図に示す実施形態においては、ＯＲＭＡ−ＳＵＰＲＡ（登録商標）すり傷防止ワニス２０が被覆された有機基板１９が、高低の屈折率２１（ａないしｄ）の薄層を交互に含む反射防止スタックで被覆されている。
【００４１】
図２に示す好ましい実施形態においては、第１層２１ａは高い屈折率の材料、すなわち、１．６より大きい屈折率を有する材料である。ここでは、この材料は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）であり、典型的には３５ｎｍから７５ｎｍまでの物理的な厚さに付着される。
【００４２】
第１層２１ａ上に付着される第２層２１ｂは、ここではシリカ（ＳｉＯ2）で構成され、低い屈折率を有し、典型的には、２０ｎｍから４０ｎｍの厚さである。
【００４３】
ここでは、第３の付着層２１ｃは、厚さが１２０ｎｍから１９０ｎｍである以外は、第１層２１ａ（ＺｒＯ2）と同一である。
【００４４】
上述の３つの層は、電子銃１２を用いて、上で定義されたＰＶＤ技術により連続的に付着される。
【００４５】
この性能を基本的に修正することなく、当業者に知られる他の好適な材料を、このスタックの第１部分に用いることができる。
【００４６】
好ましい実施形態においては、非結晶フルオロカーボン層２１ｄは、スタックの低屈折率の外層を形成した。これは、図１の装置におけるイオン銃を用いて付着された。この厚さは、７０ｎｍから１１０ｎｍで形成された。
【００４７】
これは、試料を直接イオン銃の上に配置することにより、高屈折率の第３層上に直接付着され、スタックの軸とイオン銃の軸との間の角度は３０°を越えないことが好ましい。もちろん、ターンテーブルの回転もまた可能である。
【００４８】
付着は、ガス形態でｃ−Ｃ4Ｆ8の２ｓｃｃｍ（通常の条件でｃｍ3／分）を採用して、フルオロカーボンイオンの放射を可能にした。
【００４９】
アノード電圧は約１００Ｖであり、アノード電流は０．８Ａから１Ａから取得されて、約３０ｃｍの銃と基板との距離において、３オングストローム／秒のオーダーの付着速度を生み出した。
【００５０】
ガス混合物内にキセノンのような希ガスを導入することにより、又は、単に、アノード電圧を増加させることにより、付着生成を最適化することができる。これらの措置の効果は、銃１により放出されるイオンをさらに断片化することである。
【００５１】
付着された非結晶層は、最初に、裸眼で検査され、透明であった。
この種の層について、６００ｎｍで１．３９のオーダーの非常に低い屈折率が見出された。
さらに、９０°より大きい水接触角が取得された。
目のレンズを洗浄するための通常の条件の下において、可撓性布によるこすり試験中には、摩擦トレースは見出されなかった。
下にある層への粘着は完全に満足のいくものであり、すべての例において、真空蒸着により取得されたフルオロカーボン層の粘着より良好であった。
【００５２】
したがって、本発明の方法は、非常に高密度の薄層を有し、粘着及びかき傷に対する抵抗の観点において非常に満足のいく特性を有する反射防止スタックを生み出すことが見出された。
したがって、取得されたスタックは、目のレンズにおける使用に申し分なく適している。
【００５３】
もちろん、本発明は、述べられ、図示された実施形態に限定されるものではなく、その様々な実施を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の図である。
【図２】本発明の方法に用いることができるイオン銃の断面図である。
【図３】本発明の方法の好ましい実施形態により生成される反射防止スタックを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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