(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ法で光学レンズ基材の表面に薄膜を形成する成膜装置に用いられ、前記薄膜の膜厚差を補正する膜厚補正板を備えるプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構において、
前記光学レンズ基材の表面は曲率を有し、かつ複数の前記光学レンズ基材が、横置きされかつ回転状態にある円形平板のホルダに、横置き状態で同心円位置で配置され、
前記膜厚補正板は、前記ホルダから離れた位置でプラズマ源および反応ガス供給パイプ出口と前記光学レンズ基材との間に、ホルダの周縁部と中心部を結ぶ方向に配置された膜厚差調整用マスク部材である、
ことを特徴とするプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構。
【請求項２】
前記光学レンズ基材の上下面に薄膜が形成され、前記マスク部材は上側マスク部材と下側マスク部材からなることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構に関し、特に、眼鏡プラスチックレンズ等の光学レンズ基材の表面にプラズマＣＶＤ法で成膜するとき、表面での膜厚を均一にするプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、眼鏡プラスチックレンズ等の光学レンズでは、プラズマＣＶＤ法を利用してレンズ表面に表面硬化等の目的で薄膜を成膜する技術が提案されている。半導体技術の一つの成膜手法であるプラズマＣＶＤ法は、光学レンズの表面における薄膜形成における生産性向上およびレンズ性能の向上を期待できる。プラズマＣＶＤ法による光学レンズの成膜では、通常、複数の光学レンズ基材（ロット単位）が円形平板のホルダにセットされ、ホルダを回転させながらロットごとに成膜処理が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来ではプラズマＣＶＤ法による成膜（ＣＶＤ膜）は膜厚分布が良好であるとされていたが、プラズマＣＶＤ法を光学レンズの薄膜形成に利用する場合には、さらに精度の高い均一な膜厚分布が要求される。
【０００４】
また光学レンズの表面に表面硬化等の目的でＣＶＤ膜を成膜した場合に、その分光反射率曲線に、光学レンズの屈折率とＣＶＤ膜の屈折率の違いに起因してリップルが生じる。このリップルは、ＣＶＤ膜上に例えば真空蒸着等により反射防止膜を成膜した後にもその分光反射率曲線に残るため、外観の反射色に影響を与えることとなる。リップルの間隔はＣＶＤ膜の膜厚に依存するため、ロット内の複数の光学レンズの各々でＣＶＤ膜の膜厚に差が生じると、反射色（干渉色）がばらつき、光学レンズの装用感と商品価値を低下させることになる。
【０００５】
さらに、ＣＶＤ膜の膜厚にバラツキが存在する場合には、製品間で表面硬度に関してバラツキが生じることになり、光学レンズの品質を一定レベルに保つことが困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題を解決することにあり、プラズマＣＶＤ法を利用してホルダ上にセットした複数の光学レンズ基材の表面に薄膜を形成するとき、表面に形成される薄膜の膜厚差を小さくし、膜厚分布を均一にできるプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係るプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【０００８】
第１のプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構（請求項１に対応）は、プラズマＣＶＤ法で光学レンズ基材の表面に薄膜を形成する成膜装置に用いられるものであり、光学レンズ基材表面に形成される薄膜の膜厚差を補正する膜厚補正板を備えることにより構成され、光学レンズ基材の表面は曲率を有するものであり、かつ複数の光学レンズ基材が、横置きされかつ回転状態にある円形平板のホルダ（基板ホルダ）に、横置き状態で同心円位置で配置され、膜厚補正板は、基板ホルダから離れた位置でプラズマ源および反応ガス供給パイプ出口と光学レンズ基材との間に、基板ホルダの周縁部と中心部を結ぶ方向に配置された膜厚差調整用マスク部材である。
【０００９】
上記構成によれば、膜厚補正板が、プラズマ源およびＣＶＤ成膜に使用される反応ガスの供給パイプと光学レンズ基材の間に配置されることにより、プラズマで活性化された反応ガスの光学レンズ基材への接触を遮蔽、分散することにより、直接的な影響を和らげ、これによってロット内の複数の光学レンズ基材に成膜される薄膜の膜厚差を小さくし、膜厚分布の均一性を高める。
さらに膜厚補正板がマスク部材として作用して、膜厚を調整し、基板ホルダにおいて例えば３つの同心円位置に配置された多数の光学レンズ基材について、同心円間の光学レンズ基材で膜厚差を小さくすることができ、膜厚分布を均一にすることができる。なお、マスク部材として機能する膜厚補正板の取付け位置は、光学レンズ基材に対して上側と下側のいずれか一方または両方の箇所である。
【００１１】
第２のプラズマＣＶＤ成膜用の膜厚補正機構（請求項２に対応）は、上記の第１の構成において、光学レンズ基材の上下面に薄膜が形成され、マスク部材は上側マスク部材と下側マスク部材からなる。この構成によれば、光学レンズ基材の上面と下面に同時にプラズマＣＶＤ成膜を行うときに、各面に関して膜厚差の補正を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２は本発明に係る膜厚補正機構が適用されるプラズマＣＶＤ装置の一例を示す。図１を参照して、プラズマＣＶＤ法を利用してプラスチック基材の両面に表面硬化のための保護膜を成膜する装置（以下プラズマＣＶＤ成膜装置という）の構成と成膜プロセスを説明する。図１ではプラズマＣＶＤ成膜装置の内部構造の要部を平面図で示している。図２は図１中のＡ−Ａ線断面図である。このプラズマＣＶＤ成膜装置によれば、例えばプラスチック基材１１の両面に同時に保護膜が成膜される。なお基材１１はプラスチックに限定されず、ガラス材であってもよい。
【００１４】
上記プラスチック基材１１は眼鏡プラスチックレンズの基材であり、プラスチック光学部品の一例である。プラスチック基材１１の両面には、眼鏡プラスチックレンズとしてその表面を硬化するため保護膜が施される。
【００１５】
また上記プラスチック基材１１は、眼鏡プラスチックレンズであることから、その両面は曲率を有している。具体的にプラスチック基材１１の両面のうち一方の面は凹面であり、他方の面は凸面となっている。かかるプラスチック基材１１は、その中心部を回転中心として回転する円形平板でかつ横置き状態の基板ホルダ（複数のプラスチック基材を載置するためのレンズトレイであるが、通称に従い「基板ホルダ」という）１２において、横置き状態でセットされている。この状態で、プラスチック基材１１は、通常、その上面側が凹面、その下面側が凸面となっている。
【００１６】
図１と図２に基づいて上記プラズマＣＶＤ成膜装置の構成を説明する。真空処理室（成膜室）１３には、プラスチック基材１１を複数配置した基板ホルダ１２が配置されている。基板ホルダ１２は円形平板の形状を有し、横置き状態（水平状態）で配置される。基板ホルダ１２の中心部は、上側支持部材１４と下側支持部材１５により回転可能に支持されている。下側支持部材１５にはモータ（図示せず）が内蔵され、このモータによって基板ホルダ１２はその中心部を回転中心として回転する。基板ホルダ１２の下側近傍には、基板ホルダ１２の回転動作の障害にならないように、かつプラスチック基材１１の薄膜形成の障害にならないようにシールド板１６が設けられる。真空処理室１３の内部は、基板ホルダ１２とシールド板１６によって、上下の空間に仕切られる。真空処理室１３の上側空間と下側空間はそれぞれプラズマＣＶＤ成膜空間となり、プラスチック基材１１の上面と下面に薄膜を形成することが可能となる。上側空間と下側空間の各々のプラズマＣＶＤ成膜では、成膜の条件を個々に制御することができる。
【００１７】
基板ホルダ１２の上側空間には上側排気口１７が設けられ、この上側排気口１７を介して真空ポンプにより上側空間の圧力雰囲気が調整される。また上側空間にはモノマーガスが供給される。このモノマーガスは、上側反応ガス供給源１８から、上側反応ガス供給パイプ１９を経由して、上側プラズマ源（プラズマガン）２０の前面に供給される。供給されたモノマーガスは、上側プラズマ源２０から供給されるプラズマ状反応ガスに曝される。その結果生じた反応生成物が、基板ホルダ１２上に配置された複数のプラスチック基材１１の上面に堆積し、保護膜として機能する薄膜がプラスチック基材１１の上面に成膜される。モノマーガスとして例えばテトラエトキシシランを用い、プラズマ状反応ガスとして例えば酸素を用いた場合には、プラスチック基材１１の上面に酸化珪素を堆積させることができる。モノマーガスとしてはその他に各種のガスを用いることができ、反応ガスとしてはその他に水素や窒素等を用いることができる。
【００１８】
上記構成によって、上側空間での成膜では、反応ガスとモノマーガスを適宜に選択することにより、また各ガスの流量や供給量を調整することにより、プラスチック基材１１の上面に成膜される薄膜の膜厚、屈折率、硬さ等の薄膜物性値を制御できる。またプラズマ源２０として好ましくは高周波（ＲＦ）誘導結合方式の電極が使用され、膜厚、薄膜物性値の分布のバラツキを少なくすることができる。高周波（ＲＦ）誘導結合方式のプラズマ源は、高周波放電室と、高周波コイルと、マッチングボックスと、高周波電源と、反応性ガスボンベと、マスフローとから構成される。なお２１はプラズマイオンを中和するためのニュートライザである。
【００１９】
基板ホルダ１２の下側空間にも、前述の上側空間の場合と同様な作用を生じる構成が設けられる。すなわち、下側排気口２７、下側反応ガス供給源２８、下側反応ガス供給パイプ２９、下側プラズマ源３０、下側ニュートライザ３１が設置される。この構成によって、基板ホルダ１２に配置されたプラスチック基材１１の下面に保護膜を成膜することができる。
【００２０】
本実施形態に係る膜厚補正機構は上記プラズマＣＶＤ成膜装置に付設される。膜厚補正機構は、基板ホルダ１２の上側と下側に配置された膜厚補正板４１，４２によって構成される。膜厚補正板４１，４２は、反応ガス供給パイプ１９，２９の近傍に設置されている。膜厚補正板４１，４２は、機能的には、基板ホルダ１２の回転動作により反応ガス供給パイプの近くに到来したプラスチック基材１１を覆うためのマスク部材である。所望の被覆パターン形状を有するマスク部材として機能する膜厚補正板でいくつかのプラスチック基材１１を覆うことにより、モノマーガス（反応ガス）を部分的に遮り、各プラスチック基材１１の表面に堆積される薄膜の膜厚を補正し、当該表面での膜厚を均一にすることが可能になる。膜厚補正板４１，４２は、その長手方向を基板ホルダ１２の中心部と周縁部を結ぶ直線の方向すなわち径方向に向けて配置されている。
【００２１】
図３は上側の膜厚補正板４１を拡大して示している。図３で、矢印４３の方向が基板ホルダ１２の回転中心の方向とし、矢印４４はプラズマ源の方向を指している。複数のプラスチック基材１１は基板ホルダ１２の形成された基板保持孔に配置されている。図３で明らかなように、プラスチック基材１１は、上面を凹面とし、下面を凸面として横置く状態（水平状態）で配置されている。また基板ホルダ１２において複数のプラスチック基材１１は、例えば図２に示されるように、ほぼ３つの同心円上の位置に配置されている。
【００２２】
膜厚補正板４１の取付け位置は、プラスチック基材１１に近いほど補正精度が上がるので、プラスチック基材に接近させることが好ましい。しかし、作業性と接触による危険性を考慮すると、プラスチック基材１１と膜厚補正板４１との距離は１〜３ｃｍ程度が最適である。さらに、膜厚補正板４１は、前述のように基板ホルダ１２の中心部と周縁部を結ぶ直線の方向であって、かつプラスチック基材１１の表面に実質的に平行になるように配置することが好ましい。なお膜厚補正板４１の配置状態には、これに限定されない。また下側の膜厚補正板４２の取付け位置についても、膜厚補正板４１と実質的に同じである。
【００２３】
また膜厚補正板４１，４２の平面形状は、図示されるごとく、通常、径方向に所定の長さの有する長方形形状であれば十分であり、特に形状的に限定されることはない。
【００２４】
次に、上記のプラズマＣＶＤ成膜装置における成膜手順の一例を説明する。プラスチック基材１１のプラズマＣＶＤ成膜は、次の手順１〜９に基づいて行われる。
【００２５】
ステップ１：ＣＲ３９レンズ（プラスチック基材１１に相当）を超音波洗浄し、表面をクリーンな状態にする。
ステップ２：複数の上記レンズをレンズトレイ（基板ホルダ１２に相当）にセットし、その後、成膜室（真空処理室１３に相当）のゲートバルブを開き、成膜室内のトレー回転シャフト（上側支持部材１４と下側支持部材１５に相当）にレンズトレイをセットする。
ステップ３：ゲートバルブを閉めた後、成膜室の排気を開始する。
ステップ４：レンズトレイを所定の回転数で回転させる。
ステップ５：所定の成膜真空度まで排気した後、モノマーガスと酸素を各導入口から所定流量で成膜室に導入する。
ステップ６：ＲＦプラズマガン（プラズマ源２０，３０に相当）に所定のＲＦ電力を与え、レンズの表面にプラズマＣＶＤ膜を成膜する。
ステップ７：所定時間成膜した後、ＲＦ電力、モノマーガス、酸素の供給を停止し、成膜を終了する。
ステップ８：排気を停止し、成膜室を大気圧までリークした後、ゲートバルブを開き、レンズトレイを成膜室より取り出す。
ステップ９：レンズトレイから、その両面にＣＶＤ膜が成膜されたレンズを取り出す。
【００２６】
【実施例１】
上記の手順に従ってＣＲ３９レンズの下面にＣＶＤ膜を成膜した。この実施例では、凸面を下向きにしてレンズをレンズトレイに配置し、このレンズトレイを成膜室にセットした。レンズ下面（凸面）より約３ｃｍ下側に、幅約５ｃｍの膜厚補正板（膜厚補正板４２に相当）を、レンズトレイにおける１段目（３つの同心円のうち最内周の同心円に配置されるレンズ）の外側から３段目（３つの同心円のうち最外周の同心円に配置されるレンズ）の外側まで覆うように配置した。膜厚補正板はプラズマガン（プラズマ源３０）側の壁面に取り付けられる。下側の成膜空間のみに、モノマーガスとしてジメチルジエトキシシランを１５０sccm、酸素を３６３sccm導入し、ＲＦ電力を６ｋＷ、レンズトレイの回転数を毎分２０回転としてレンズ下面（凸面）のみに１０分間プラズマＣＶＤ成膜を行った。
【００２７】
【実施例２】
上記の実施例１における成膜条件と同じ条件で、膜厚補正板のみを取り外してプラズマＣＶＤ成膜を行った。
【００２８】
その結果、次の表１に示される比較データが得られた。表１におけるレンズ配列に関して、レンズトレイの中心側から１段目、２段目、３段目としている。このことは以下の表２、表３でも同じである。表１で明らかなように、補正板有りの実施例１と補正板無しの実施例２では、１段目、２段目、３段目の各レンズに成膜された薄膜の膜厚に関して顕著な差異が生じている。膜厚補正板を用いた実施例１の方が１段目〜３段目の間での膜厚の差が小さくなっている。さらに成膜レートの観点でも膜厚補正板を用いた実施例１の方が１段目〜３段目の間での成膜レートの差が小さくなっている。
【００２９】
【表１】
0003782206.tif 000002
【００３０】
【実施例３】
上記実施例１と同様にして、レンズの凸面を下向きにして成膜室にセットし、膜厚補正板を上面側と下面側の両方に取り付けた後、上面側成膜空間と下面側成膜空間の両方に、同時に、モノマーガスとしてジメチルジエトキシシランを１５０sccm、酸素を４５０sccm導入し、ＲＦ電力を６ｋＷ、レンズトレイの回転数を毎分２０回転としてレンズの両面すなわち凹面と凸面に同時に１０分間プラズマＣＶＤ成膜を行った。
【００３１】
【実施例４】
上記の実施例３における成膜条件と同じ条件で、上下の膜厚補正板のみを取り外してプラズマＣＶＤ成膜を行った。
【００３２】
その結果、次の表２と表３に示される比較データが得られた。表２は凸面の膜厚比較データであり、表３は凹面の膜厚比較データである。表２と表３で明らかなように、補正板有りの実施例３と補正板無しの実施例４では、１段目、２段目、３段目の各レンズに成膜された薄膜の膜厚に関して顕著な差異が生じている。膜厚補正板を用いた実施例３の方が１段目〜３段目の間での膜厚の差が小さくなっている。さらに成膜レートの観点でも膜厚補正板を用いた実施例３の方が１段目〜３段目の間での成膜レートの差が小さくなっている。
【００３３】
【表２】
0003782206.tif 000003
【００３４】
【表３】
0003782206.tif 000004
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、プラズマＣＶＤ成膜装置にてプラズマＣＶＤ法を利用して光学レンズ基材の両面または一方の面に薄膜を成膜する場合に、基板ホルダ上に配置された光学レンズ基材に対して所定の位置関係で膜厚補正板を配置することによって膜厚補正機構を付設したため、光学レンズ基材の表面におけるＣＶＤ膜の膜厚を均一にでき、良好な膜厚分布を実現することができる。特に、基板ホルダにおいて多数の光学レンズ基材を同心円の位置関係で配置する場合において、内側と外側に位置する光学レンズ基材の表面に成膜されるＣＶＤ膜の膜厚の差異を小さくし、基板ホルダ（レンズトレイ）を単位とするロット内の複数の光学レンズ基材における膜厚分布を均一にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜厚補正機構が付設されるプラズマＣＶＤ成膜装置の要部の内部構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】基板ホルダにおけるプラスチック基材の配置状態と、膜厚補正板との位置関係を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１                  プラスチック基材
１２                  基板ホルダ
１３                  真空処理室
１６                  シールド板
１７，２７            排気口
１８，２８            反応ガス供給源
１９，２９            反応ガス供給パイプ
２０，３０            プラズマ源
４１，４２            膜厚補正板
【図１】
0003782206.tif 000005
【図２】
0003782206.tif 000006
【図３】
0003782206.tif 000007