JP3962448B2

JP3962448B2 - 両面同時成膜方法および装置

Info

Publication number: JP3962448B2
Application number: JP14322397A
Authority: JP
Inventors: 斉嘉村; 雅章葭原; 肇神谷; 繁治松本; 和夫菊池
Original assignee: Hoya Corp; Shincron Co Ltd
Current assignee: Hoya Corp; Shincron Co Ltd
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JPH10319207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡レンズの両面にＣＶＤ法（化学気相成長法）を応用して、同時に薄膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック製の眼鏡レンズの表面には保護膜、反射防止膜、撥水膜などが形成されている。
例えば、保護膜は、眼鏡レンズの素材であるプラスチックの軟らかさ（傷付きやすさ）を保護するための硬度に富んだ比較的膜厚の大きな膜（例えば２〜３μｍ程度）であり、従来は一般にディッピング法により熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂を塗布・硬化することことにより形成されてきた。しかし、このような湿式法では作業性などの点で問題があった。
また、反射防止膜は、真空蒸着法により単層あるいは多層の反射防止膜を形成することにより形成されてきた。しかし、真空蒸着法においては、まず片面に薄膜を形成し、ついでその裏面に再度薄膜を形成することになる。一般的な方法としては、片面に薄膜を形成後に一旦真空室から取り出し、再度、裏面に膜形成がされるように眼鏡レンズ（基板）を裏返してセットしなおし、再び真空室内で膜成形を行なう方法があるが、操作が頻雑であり、生産性も悪い。また、眼鏡レンズの片面に薄膜形成後に、真空室内で眼鏡レンズを反転させて真空雰囲気を破ることなく両面に真空蒸着する装置も知られている。しかしながら、この反転蒸着装置は、反転機構が複雑となり、装置コストの上昇や生産性の低下を招く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、眼鏡レンズの両面に同時に薄膜を効率よく形成することを目的とし、また更に、眼鏡レンズの両面に形成される薄膜の、膜厚、屈折率、硬さ等の物性値を個別に制御することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の両面同時成膜方法は、眼鏡レンズの両面に同時に成膜する両面同時成膜方法であって、前記眼鏡レンズを平板状の基板ホルダーに搭載して真空処理室内に導入し、前記基板ホルダーを水平方向に回転し、前記眼鏡レンズの両面側に、前記基板ホルダーの回転軸と前記基板ホルダーの水平面との交点を中心に対称となる位置から、前記基板ホルダーに対して水平方向となるようそれぞれモノマーガスと反応ガスのプラズマとを供給し、前記眼鏡レンズの一方の面側と他方の面側で薄膜形成条件を個別に選択しつつ、前記モノマーガスとプラズマ状の前記反応ガスとを反応させ、この反応生成物からなる薄膜を前記眼鏡レンズの両面に同時に形成することを特徴とする。
【０００５】
本発明の両面同時成膜装置は、眼鏡レンズの両面に同時に成膜する両面同時成膜装置であって、真空処理室内に配設され、前記眼鏡レンズを搭載して水平方向に回転する円板状の基板ホルダーと、該基板ホルダーの上面側にモノマーガスを供給するモノマーガス供給部材と、前記基板ホルダーの上面側に反応ガスのプラズマを供給する上側プラズマ源と、前記基板ホルダーの下面側にモノマーガスを供給するモノマーガス供給部材と、前記基板ホルダーの下面側に反応ガスのプラズマを供給する下側プラズマ源と、前記眼鏡レンズの上面側と下面側で薄膜形成条件を個別に選択する手段とを具え、前記上側プラズマ源及び前記下側プラズマ源は、前記基板ホルダーの回転軸と前記基板ホルダーの水平面との交点を中心に対称となる位置であって、かついずれも前記基板ホルダーに対して水平方向に設置され、前記モノマーガスとプラズマ状の前記反応ガスとの反応生成物からなる薄膜を前記眼鏡レンズの両面に同時に形成することを特徴とする。
【０００６】
また、プラズマ源として高周波（ＲＦ）誘導結合方式の電極を持つプラズマ源を用いることが好適であり、これにより、形成される薄膜の膜厚、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。
【０００７】
【実施例】
図１は、本発明で用いられる装置の実施例を示す縦断面図であり、図２は図１の線Ａ−Ａに沿った断面図（平面図）である。真空処理室１１には、眼鏡レンズ２３を多数搭載した基板ホルダー２１が、上側支持部材１３と下側支持部材１５とにより回転可能に保持されており、下側支持部材１５に内蔵されたモータにより基板ホルダー２１が水平方向に回転される。また、基板ホルダー２１の下部近傍には、基板ホルダー２１の回転を阻害しないように、かつ、眼鏡レンズ２３（基板）への薄膜の形成の障害とならないようにシールド板２５が設けられており、基板ホルダー２１とシールド板２５とにより真空処理室１１が上下に仕切られており、この上下部分においては薄膜の形成条件を個々に制御することができる。
【０００８】
基板ホルダー２１の上面側には上側排気口１７が開口しており、真空ポンプにより圧力雰囲気を調整できる。一方、モノマーガスは、上側反応ガス供給源３３から上側反応ガス供給パイプ３５により上側プラズマ源３１の前面に供給され、プラズマ源３１からのプラズマ状の反応ガス（例えば、酸素Ｏ2 ）に曝される。そして、この反応生成物が、回転している基板ホルダー２１に搭載された眼鏡レンズ２３（基板）上に堆積して、薄膜が眼鏡レンズ２３上に形成される。モノマーガスとしては、有機金属化合物、例えば珪素化合物、タンタル化合物、ジルコニウム化合物、チタン化合物などが用いられる。例えば、モノマーガスとして珪素化合物であるテトラエトキシシランを用い、プラズマ状の反応ガスとして酸素を用いた場合は、眼鏡レンズ２３上に酸化珪素が堆積する。なお、酸素ガス等の反応ガスは、モノマーガスと同一箇所から導入してもよく本実施例のように別々の箇所から導入してもよい。
【０００９】
モノマーガスとしては、テトラエトキシシランの他に、テトラクロロシラン、クロロメチルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、１，２−ジクロロエチルトリクロロシラン、１−クロロエチルトリクロロシラン、２−クロロエチルトリクロロシラン、クロロメチルメチルジクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、エチルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、アリルトリクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、３−クロロプロピルトリクロロシラン、ジクロロメチルジメチルクロロシラン、ｎ−プロピルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、エチルメチルジクロロシラン、エトキシメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメトキシメチルシラン、トリメトキシシラン、ジビニルジクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、ｎ−ブチルトリクロロシラン、３−クロロプロピルメチルジクロロシラン、イソブチルトリクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジクロロメチルトリメチルシラン、メチルプロピルジクロロシラン、ジエトキシジクロロシラン、クロロメチルトリメチルシラン、クロロメチルメトキシジメチルシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、ジメチルエトキシシラン、ハイドロキシメチルトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、エチニルトリメチルシラン、ジアセトキメチルシラン、クロロメチルジメチルビニルシラン、アリルジメチルクロロシラン、ペンチルトリクロロシラン、１，１−ジメチル−１−シランクロブタン、アリルジメチルシラン、トリメチルビニルシラン、３−クロロプロピルジメチルクロロシラン、ブチルメチルジクロロシラン、２−クロロエトキシクロロメチルジメチルシラン、ビス（２−クロロエトキシ）メチルシラン、トリメチルビニルオキシシラン、メトキシジメチルビニルシラン、アセトキシトリメチルシラン、トリメトキシビニルシラン、ジメチルプロピルクロロシラン、１−クロロエチルトリメチルシラン、ジメチルイソプロピルクロロシラン、２−クロロエトキシトリメチルシラン、クロロメチルジメチルエトキシシラン、ジエチルメチルシラン、エチルトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、エチルトリメトキシシラン、４−クロロフェニルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、フェノキシトリクロロシラン、フェニルジクロロシラン、フェニルシラン、ジアリルジクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、ジメチルビニルシラン、３−ハイドロキシ−１−プロピニルトリメチルシラン、２−プロピニルオキシトリメチルシラン、ジメチルエトキシエチニルシラン、ジアセトキシジメチルシラン、アリロキシクロロメチルジメチルシラン、ヘキシルトリクロロシラン、トリス（２−クロロエトキシ）シラン、アリルトルメチルシラン、メチルペンチルジクロロシラン、１−クロロメチル−２−クロロエトキシトリメチルシラン、アリロキシトリメチルシラン、エトキシジメチルビニルシラン、イソプロペノキシトリメチルシラン、アセトキシメチルトリメチルシラン、３−クロロプロピルトリメチルシラン、ターシャリーブチルジメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン、１−クロロメチルエトキシエトキシトリメチルシラン、３−クロロプロポキシトリメチルシラン、３−クロロプロピルジメトキシメチルシラン、クロロメチルジエトキシメチルシラン、トリエトキシクロロシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、トリメチルプロピルシラン、トリメチルイソプロピルシラン、トリエチルシラン、ジエチルジメチルシラン、ブチルジメチルシラン、トリメチルプロポキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、トリエチルシラノール、ジエトキシジメチルシラン、トリエトキシシラン、ベンジルトリクロロシラン、ｐ−トリルトリクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、メチルフェニルクロロシラン、メチルフェニルシラン、メチルトリビニルシラン、ジアセトキシメチルビニルシラン、メチルトリアセトキシシラン、アリルオキシジメチルビニルシラン、ヘプチルトリクロロシラン、ジエチルメチルビニルシラン、ヘキシルメチルジクロロシラン、ブチルクロロメチルジメチルシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、ターシャリーブトキシトリメチルシラン、ブチルジメチルハイドロキシメチルシラン、１−メチルプロポキシトリメチルシラン、イソブトキシトリメチルシラン、ブトキシトリメチルシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルビニルジクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、ジメチルフェニルシラン、テトラビニルシラン、トリアセトキシビニルシラン、テトラアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジビニルシラン、ジアリルジメチルシラン、１，１−ジメチルプロピニルオキシトリメチルシラン、ジエトキシジビニルシラン、オクチルトリクロロシラン、ブチルジメチルビニルシラン、ヘプチルメチルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジメチルイソブトキシビニルシラン、アセトキシトリエチルシラン、トリエトキシビニルシラン、テトラエチルシラン、ジメチルジプロピルシラン、オクチルシラン、ジエトキシジエチルシラン、ジメチルジプロポキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルフェニルビニルシラン、フェニルトリメチルシラン、ジメチルハイドロキシメチルフェニルシラン、フェノキシトリメチルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルオクチルジクロロシラン、ジメチルイソペンチルオキシビニルシラン、アリルトリエトキシシラン、トルプロピルクロロシラン、ブチル−３−クロロプロピルジメチルシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、トリプロピルシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ジメチルフェニルビニルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ジメチルエトキシフェニルシラン、メトキシトリプロピルシラン、ジブトキシジメチルシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン等を用いることができる。
反応ガスとしては、酸素の他に水素、窒素などを用いることができる。
【００１０】
本発明では、このような反応ガスとモノマーガスの種類をそれぞれ選択し、また、各々の流量ないしは供給量を調整することにより、眼鏡レンズ２３の表面に形成される薄膜の膜厚、屈折率、硬さ等の薄膜物性値を制御できる。
プラズマ源３１としては、高周波（ＲＦ）誘導結合方式の電極を持つプラズマ源が好適に使用でき、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。また、図１に示したようにプラズマ源３１を基板ホルダー２１の水平方向に（真空処理室１１の側面）に配設することにより、眼鏡レンズ２３（基板）面へのゴミ等の異物の落下・付着を防止し、かつ膜厚、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。
【００１１】
上側トリガー３７は、プラズマ源のプラズマ起動時に、プラズマの生成が速やかに安定に行われるように、数百ｅＶに加速された電子ビーム源である。基板ホルダー２１の下側面にも、その上面側と同様の作用を為す部材が設けられている。具体的には下側排気口１９、下側プラズマ源４１、下側反応ガス供給源４３、下側反応ガス供給パイプ４５、下側トリガー４７が設置されており、上記の基板ホルダー２１の上面側と同様の作用効果が得られる。しかも、本発明では、基板ホルダーの上面側と下面側とで、真空度、ガス流量、使用ガスの種類等の薄膜形成条件を個別に選択できるので、眼鏡レンズ２３の両面それぞれの膜厚、屈折率、硬さ等の薄膜物性値を独立して制御することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、眼鏡レンズの両面にハードコート層（保護膜）、反射防止膜などの薄膜を同時に、乾式法により効率的に形成できる。また、眼鏡レンズの両面に形成される薄膜の物性値を個別に制御することも可能である。
さらに、プラズマ源を基板ホルダーの水平方向に配設してプラズマを基板ホルダーに対して水平方向に供給することにより、眼鏡レンズへのゴミ等の異物の落下・付着を防止し、かつ膜厚、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いられる装置の実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図（平面図）である。
【符号の説明】
１１真空処理室
１３上側支持部材
１５下側支持部材
１７上側排気口
１９下側排気口
２１基板ホルダー
２３眼鏡レンズ
２５シールド板
３１上側プラズマ源
３３上側反応ガス供給源
３５上側反応ガス供給パイプ
３７上側トリガー
４１下側プラズマ源
４３下側反応ガス供給源
４５下側反応ガス供給パイプ
４７下側トリガー

Claims

眼鏡レンズの両面に同時に成膜する両面同時成膜方法であって、
前記眼鏡レンズを平板状の基板ホルダーに搭載して真空処理室内に導入し、前記基板ホルダーを水平方向に回転し、
前記眼鏡レンズの両面側に、前記基板ホルダーの回転軸と前記基板ホルダーの水平面との交点を中心に対称となる位置から、前記基板ホルダーに対して水平方向となるようそれぞれモノマーガスと反応ガスのプラズマとを供給し、
前記眼鏡レンズの一方の面側と他方の面側で薄膜形成条件を個別に選択しつつ、前記モノマーガスとプラズマ状の前記反応ガスとを反応させ、この反応生成物からなる薄膜を前記眼鏡レンズの両面に同時に形成することを特徴とする両面同時成膜方法。
眼鏡レンズの両面に同時に成膜する両面同時成膜装置であって、
真空処理室内に配設され、前記眼鏡レンズを搭載して水平方向に回転する円板状の基板ホルダーと、該基板ホルダーの上面側にモノマーガスを供給するモノマーガス供給部材と、前記基板ホルダーの上面側に反応ガスのプラズマを供給する上側プラズマ源と、前記基板ホルダーの下面側にモノマーガスを供給するモノマーガス供給部材と、前記基板ホルダーの下面側に反応ガスのプラズマを供給する下側プラズマ源と、前記眼鏡レンズの上面側と下面側で薄膜形成条件を個別に選択する手段とを具え、
前記上側プラズマ源及び前記下側プラズマ源は、前記基板ホルダーの回転軸と前記基板ホルダーの水平面との交点を中心に対称となる位置であって、かついずれも前記基板ホルダーに対して水平方向に設置され、
前記モノマーガスとプラズマ状の前記反応ガスとの反応生成物からなる薄膜を前記眼鏡レンズの両面に同時に形成することを特徴とする両面同時成膜装置。
前記上側プラズマ源及び前記下側プラズマ源として、高周波誘導結合方式の電極を持つプラズマ源を用いる請求項２に記載の両面同時成膜装置。
前記真空処理室内に、前記基板ホルダーの上面側と下面側とを仕切るシールド板を設けた請求項２に記載の両面同時成膜装置。