(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング室と、
マイクロ波を導入するための第１導波管、第１ガス供給導管、及び前記コーティング室を真空引きするための第１真空装置を有する第１装置と、
マイクロ波を導入するための第２導波管、第２ガス供給導管、及び前記コーティング室を真空引きするための第２真空装置を有する第２装置と、を備え、
前記第１装置及び前記第２装置は、相互に進退移動自在とされ、この移動によって、コーティング対象の基板が内部に設置される前記コーティング室が開閉自在とされている基板コーティング装置において、
マイクロ波を導入するための前記第１導波管、前記第１ガス供給導管、及び前記コーティング室を真空引きするための前記第１真空装置、ならびに、マイクロ波を導入するための前記第２導波管、前記第２ガス供給導管、及び前記コーティング室を真空引きするための前記第２真空装置は、それぞれ互いに同軸に配置され、
前記コーティング室は、コーティングされる前記基板の形状と対称をなす内部形状を有し、前記基板コーティング装置から取り外し可能で交換可能であり、取り外し可能で交換可能な前記コーティング室の部分にマイクロ波を導入するための高周波窓を含む、基板コーティング装置。
【請求項２】
前記コーティング室を真空引きするための前記第１及び第２真空装置が互いに向かい合わせに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板コーティング装置。
【請求項３】
平面基板または湾曲基板をコーティングできることを特徴とする請求項１または２に記載の基板コーティング装置。
【請求項４】
大径端の長さが１５ｃｍである基板をコーティングできることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の基板コーティング装置。
【請求項５】
眼鏡またはレンズの基板をコーティングできることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の基板コーティング装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の装置を用いて基板の両面を均一にコーティングする方法であって、
コーティング室に基板を入れ、
基板コーティング装置内に前記コーティング室を挿入し、
前記基板コーティング装置を構成する第１及び第２装置を閉じ、
前記コーティング室を真空引きし、
ガス供給導管を介してガス雰囲気のガスを導入し、プレカーサーガスを前記コーティング室に導入するとともに、パルス化されたマイクロ波のエネルギーを導入することでプラズマを発生させて、前記基板の全面に均一にコーティングを行い、
前記コーティング工程が終了した後、コーティング対象の基板を取り出す、コーティング方法。
【請求項７】
眼鏡の基板をコーティングするために請求項１から５の何れか一項に記載の装置を使用する方法。
【請求項８】
レンズの基板をコーティングするために請求項１から５の何れか一項に記載の装置を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡用ガラスの両面同時コーティングのための、体積が最適化された反応炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板をコーティング（薄膜形成）するためのコーティング反応炉が知られている。斯かるコーティング反応炉は、底部、蓋部ならびに側壁部、該コーティング反応炉内部へのガス状媒体用供給導管、さらに反応装置の内部にプラズマを発生させるのに必要なＨＦエネルギーないしマイクロ波エネルギーを導入するための高周波窓を有している。マイクロ波エネルギーとは、この場合、主にパルス状のマイクロ波エネルギーのことである。パルス化されたマイクロ波エネルギーを用いて基板のコーティングを行なうための方法ならびに装置は、例えば独国特許発明第３８３０２４９号明細書に開示されている。
【０００３】
独国特許出願公開第４４１４０８３１号明細書より、対蹠点に相互に向かい合って対称的に配置された二つの供給源と、この両方の供給源の作用が及ぶ領域間に基板が保持されるコーティング室とを用いて、低圧プラズマによる気相成長によってプラスチック基板上に薄膜を生成するための装置が知られている。
【０００４】
米国特許第６０１０７５５号明細書には、磁気的メモリデバイス（magnetische Speichereinrichtung）上に保護膜を被覆するためのコーティング装置が開示されている。この装置では、真空チャンバ内にＥＣＲプラズマが点火され、このとき、このＥＣＲプラズマが対向する側から導入される。
【０００５】
従来技術によるこれら全ての装置においては、特に縁部に不均一な膜が析出形成され、被覆する基板毎にコーティング条件が変わるために再現性に乏しいことに加えて、この種の反応炉の体積が比較的大きく、その結果、ガス入れ替え時間および反応時間が比較的長くなるという欠点があった。従来技術による装置のさらなる欠点は、膜厚の変動を抑えることができないという点にあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、上記の問題を起こさないような、基板をコーティングするための装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明により、マイクロ波のエネルギーを導入するための導波管、ガス供給導管、及びコーティング室を真空引きするための装置が相互に同軸配置されていることを特徴とする請求項１に記載された装置によって解決される。同軸のマイクロ波結合部、ガス結合部、真空結合部を有する管式反応炉の如き斯かる同軸構造によって、コーティングの際の均一性の問題を回避することができる。さらに、このような構成としたことによる長所は、装置が比較的小さな反応炉体積で済ませられ、これにより、不必要に長いガス交換時間やそれによる長い作業工程時間が解消されるという点にある。
【０００８】
基板をコーティングするための装置（本明細書中、単に基板コーティング用装置と称する場合もある）が、マイクロ波エネルギーを導入するための導波管、ガス供給導管、及びコーティング室を真空引きするための真空装置をそれぞれ有する二つの装置（第１及び第２装置）から形成され、さらに、これら第１及び第２装置が相互に進退移動自在とされ、この移動によってコーティング室を開けたり閉めたりできる場合には、コーティング対象の基板をとりわけ容易にコーティング反応炉つまりはコーティング室にローディングないし搬入できるようになる。コーティング室そのものは、基板コーティング用装置から取り外しできる装置とされ、好適には、ガスを供給するための二つの接続部ならびにコーティング室を真空引きするための接続部、そしてマイクロ波エネルギーを導入するための高周波窓を備えている。上記二つの装置（第１及び第２装置）が互いに引き離されると、コーティング室が取り外され、基板コーティング用装置の外でローディングが行なわれ、続いて基板コーティング用装置に挿入され、その後、二つの装置（第１及び第２装置）が閉じられ、コーティング室が真空引きされ、ガスならびにプレカーサーガスが導入され、コーティング装置の外で搬入された基板をコーティングするためのコーティング室にプラズマが点火される。コーティング工程が終了したら、二つの装置（第１及び第２装置）は再び互いに引き離され、コーティング室が取り出され、コーティング反応炉のコーティング装置の外で搬出が行なわれる。
【０００９】
このように交換自在なコーティング室は、再現性を有するコーティング条件が、コーティング対象の基板のそれぞれに対して整えられるという長所を有している。
【００１０】
かくして、上記のようなコーティング室の場合、コーティング室の一部をなす高周波窓は、新たなコーティングの前に取り替えが可能である。これにより、高周波窓がコーティングの度に一緒にコーティングされてしまうために誘電率が変化したり、それと共にコーティング毎のコーティング条件が変化したりするといった、従来技術におけるような事態を防止することができる。本発明により、眼鏡ガラスのコーティング工程毎にコーティング条件を再現可能に設定できるようになる。本発明に係るコーティング室は、使い捨て室（Einmalraum）、すなわち、コーティングが終わる毎に廃棄されるコーティング室として構成することができる。これとは異なり、コーティング毎にコーティング室を洗浄して、高周波窓に堆積しているコーティング層がコーティングが終わる毎に取り除かれるように構成することもできる。
【００１１】
コーティング室が管状に形成され、その際、第１及び第２のガス供給導管、ならびにコーティング室を真空引きするための第１及び第２の装置が互いに向き合うように配置され、しかも、管状のコーティング室の場合に概ね管の軸線と同軸に配置されている場合が特に好ましい。管状のコーティング室は、コーティング室が回転対称な形であり、コーティング対象と同じような対称性を有しているという長所を持っている。このため、とりわけ均一なコーティングが達成される。
【００１２】
本発明はしかしながら、管状ないし回転対称なコーティング室に制限されるものではなく、他の幾何学的形状も可能である。
【００１３】
コーティング対象の基板として、大径端の長さが１５ｃｍであるような平らか又は弓形に丸みを帯びた基板が用いられることが好ましい。通常、コーティング対象の基板は、眼鏡用の基板（眼鏡基板）かあるいはレンズ用の基板（レンズ基板）である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に基づき具体的に説明する。
【００１５】
図１には、基板３をコーティングするための本発明に係る装置１（基板コーティング用装置）が示されている。ここで、基板３は、本実施形態では、例えばレンズないし眼鏡の基板等の弓形に湾曲した基板３とされている。この装置１は、管軸線Ａの方向に進退移動することができる二つの装置（第１及び第２装置）３，５から構成されている。
【００１６】
これら二つの装置（第１及び第２装置）３，５のそれぞれは、マイクロ波エネルギーすなわち高周波エネルギーを導入するための開口部７．１，７．２を有する導波管６を備えている。さらに、これらの二つの装置（第１及び第２装置）は、それぞれ、管状の真空接続部９．１，９．２を備えている。この真空接続部には、コーティング対象の基板３が入れられるコーティング反応炉１０（コーティング室）が接続される一方、コーティング室１０を真空引きするためのポンプも接続されている。このコーティング室を真空引きするためのポンプは、ここでは図示されていない。管状の真空接続部の内部には、管の軸線に対して同軸にそれぞれ一本のガス供給管１２．１が延びている。
【００１７】
コーティング室１０は、真空接続部９．１，９．２と同じく概ね管状とされている。このコーティング室１０は、図１に示すように、第１及び第２装置を互いに引き離した際の開口箇所１４を通して、コーティング装置内に入れることができる。コーティング室１０は、真空を維持するように、真空接続部９．１，９．２と真空気密に接合する接続部９．３，９．４を備えている。同じように、コーティング室１０は、該コーティング室１０が挿入された際にガス供給導管１２．１，１２．２とやはり真空気密に接合する二つのガス供給接続部１２．３，１２．４（ガス供給導管と称する場合もある）を備えている。
【００１８】
マイクロ波のエネルギーは、例えば高周波窓１６．１，１６．２を介してコーティング室１０に導入される。
【００１９】
本実施形態によるコーティング装置の長所は、コーティング室が取り外せるという点にある。このため、例えば、一緒にコーティングされてしまった高周波窓へのアクセスがコーティング工程の終了毎に可能になる。あるいは、コーティング対象の眼鏡ガラス毎に新たなコーティング室を用いることもできる。このようにして、常に同じコーティング条件を保証することができる。
【００２０】
図２には、本発明に係る装置が、ローディングされた状態、すなわち、挿入されたコーティング室を有した状態で示されている。図１におけるものと同じ部材には、同じ符号を付す。図２より、第１及び第２装置３，５の双方が同軸方向に動かされて一体に合わされると、コーティング室１０の真空接続部９．３，９．４が第１及び第２装置の真空接続部９．１，９．２と真空気密な接合を形成し、同じく、ガス供給導管１２．３，１２．４（ガス供給接続部）がガス供給導管１２．１，１２．２と真空気密な接合を形成することが分かる。図２にはさらに、真空接続部に対するガス供給導管の同軸構造ないし同軸配置も明確に示されている。図２から明らかに分かるように、ガス供給導管は、基板の向かい合っている側に臨んで終端しているため、ガスが反応炉内において極めて均一にもたらされることが保証され、これによって、従来技術に比して基板のさらに一様なコーティングが確実になる。
【００２１】
マイクロ波エネルギーは、装置１の外に置かれたマイクロ波発生源から、開口部７．１，７．２により導波管６を通して導入される。導波管６は、概ね管状の真空接続部９．１，９．２に対して同軸かつコーティング室に対して同軸に設けられている。開口部７．１，７．２を介してマイクロ波エネルギーが導入可能とされた導波管６は、コーティング反応炉とも称される管状のコーティング室１０と同じく回転対称に、つまり例えばコーティング室を取り囲む管のように構成することができる。本発明の主旨を逸脱することなく他の構成も可能である。導波管６を介してコーティング反応炉ないしコーティング室に供給されたマイクロ波エネルギーは、高周波窓１６．１，１６．２を介して、基板３が中に存在しているコーティング室１０に導入される。コーティングは、独国特許発明第３８３０２４９号明細書に開示されているように、主としてＰＩＣＶＤ法（Plasma Impulse Chemical Vapor Deposition；プラズマインパルス化学蒸着法）によって施される。この方法の場合、先ず、ガス供給導管１２．１，１２．２，１２．３，１２．４を介してコーティング反応炉１０内にガス雰囲気のガスならびにプレカーサーガスを先ず入れる。その次に、例えばＨＦエネルギーないしマイクロ波エネルギーといった導入エネルギーによって、コーティング反応炉１０の内部にプラズマを点火する。本実施形態においては、導波管６を介して供給したマイクロ波エネルギーによってこのプラズマを点火する。導波管６を通して供給したマイクロ波エネルギーを、電気窓１６．１，１６．２（elektrische Fenster）を介して反応炉内部に導入する。マイクロ波エネルギーとは、上述したように、パルス化されたマイクロ波エネルギーである。パルス化されたプラズマの利点は、プラスチック材料であることが多いコーティング対象基板に対するはるかに低い熱負荷にある。加えて、パルス化されたマイクロ波を放射してプラズマを誘起すると、例えば米国特許第５７３６２０７号明細書に開示されているように、交代層ないし勾配層を有するコーティングが可能になる。反応炉のような立体的な空洞体の内部に導かれたプレカーサーガスは、例えば、ＨＭＤＳＮ（Hexamethyldisilazan；ヘキサメチルジシラザン）、ＨＭＤＳＯ（Hexamethyldisiloxane；ヘキサメチ ルジシロキサン）、又はＴｉＣｌ４を含んでいる。ガス雰囲気として、Ｏ２雰囲気、Ｎ２雰囲気、Ｎ２＋ＮＨ３雰囲気を挙げることができる。パルス化されたプラズマを用いて、例えばＳｉＯｘコーティング、ＴｉＯｘコーティング、又はＳｉＯｘコーティングないしＳｉｘＮｙコーティング等のコーティングを、好ましくは１０〜１００００ｎｍの範囲の厚さで全面的に基板に設けることができる。本発明による装置によって、ガスを充填すべき体積を最適にしながら基板をできるだけ均一にコーティングすることが初めて可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る装置を互いに引き離された状態で示す図である。
【図２】  基板をコーティングするためにローディングされた状態の図である。
【符号の説明】
Ａ・・・管の軸線（管軸線）
１・・・基板をコーティングするための装置（基板コーティング用装置）
３・・・基板
３，５・・・第１装置、第２装置
６・・・導波管（第１の導波管、第２の導波管）
７．１，７．２・・・開口部
９．１，９．２・・・真空接続部（コーティング室を真空引きするための第１の装置、コーティング室を真空引きするための第２の装置）
９．３，９．４・・・接続部（コーティング室を真空引きする第１及び第２の装置のための接続部）
１０・・・コーティング室（コーティング反応炉）
１２．１，１２．２・・・ガス供給導管（第１のガス供給導管、第２のガス供給導管）
１２．３，１２．４・・・ガス供給接続部（第１及び第２のガス供給導管のための接続部）
１６．１，１６．２・・・高周波窓（第１及び第２の導波管からマイクロ波のエネルギーを導入するための高周波窓）
【図１】
0003943010.tif 000002
【図２】
0003943010.tif 000003