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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、大気圧を超える圧力で、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。
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。
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。
すなわち、図2に明示されてはいないものの、プラズマ発生装置24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供給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の下端部には、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吹出口56が設けられている。
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、下方に向かって開口するように配置されている。
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、アルゴンガスが供給されると共に、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内における基板ホルダ36の支持面38の略中央部に向かって吹き出させるようになっている。
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、吹出口56から吹き出されるアルゴンのプラズマガスの吹出方向を変更するための吹出方向変更装置62が装着されている。
かかる吹出方向変更装置62は、プラズマ発生装置24の下端部に固定された状態で、真空チャンバ22内に配置された取付板64と、真空チャンバ22内において、この取付板64の下方に所定距離を隔てて配置されたコイル装置66と、かかるコイル装置66を支持する4個の支持装置68,68,68,68(図2には2個のみを示す)とを有している。
より詳細には、図3及び図4に示されるように、取付板64は、厚肉の円板形状を呈し、高い耐熱性を有する材料、例えば無機ガラスを用いて形成されている。そして、かかる取付板64の中心部には、厚さ方向に貫通する大径の中心孔70が設けられており、また、その外周部には、小径の4個の貫通孔72,72,72,72が、互いに周方向に等間隔を隔てて位置するように形成されている。そして、このような取付板64が、中心孔70内にプラズマ発生装置24の下端部を挿通させた状態で、かかるプラズマ発生装置24に固定されている。これにより、取付板64が、真空チャンバ22(チャンバ本体26)内の中心部に、水平に広がるように配置されている。
コイル装置66は、リング状コア74と、それに巻装されたコイル76とを有している。リング状コア74は、ソレノイドのコアを形成する際に一般に用いられる公知の材料からなり、プラズマ発生装置24の吹出口56よりも大径の内孔78を備えた円筒部80と、この円筒部80の軸方向一端部と他端部とに対して、それぞれ径方向外方に突出し且つ周方向に連続して延びるように一体形成された円環板状の外フランジ部82,82とを有している。そして、そのようなリング状コア74の円筒部80の外周面に対して、コイル76が、円筒部80の中心軸回りに幾重にも巻回されている。これにより、コイル76が、筒状の全体形状をもって、リング状コア74に対して同軸的に装着されており、以て、そのようなリング状コア74とコイル76とにて、コイル装置66が形成されている。
また、図2及び図3に示されるように、コイル装置66のコイル76は、2本の給電線75,75によって、電源手段としての電源装置77に接続されている。そうして、コイル76が、電源装置77に内蔵の給電部79からの給電により、コイル76の軸方向:Pに沿った向きに磁束を発生するようになっている。なお、このコイル76の軸方向:Pに沿った磁束の向きは、コイル76を流れる電流の向きに応じて、上向きか又は下向きとなる。
コイル76に給電する電源装置77は、電源装置77の作動を操作する操作部81と、この操作部81の操作に基づいて、給電部79からコイル76への給電量を任意の量に制御する制御部83を有している。かくして、ここでは、電源装置77の出力が大きくなるように、電源装置77が操作部81にて操作されたときに、制御部83による給電制御の下で、電源装置77の出力の増加量に応じて、給電部79からコイル76への給電量が増やされ、それによって、コイル76で生ずる磁束が増大させられるようになっている。また、電源装置77の出力が小さくなるように、電源装置77が操作部81にて操作されたときには、制御部83による給電制御の下で、電源装置77の出力の減少量に応じて、給電部79からコイル76への給電量が減らされ、それによって、コイル76で生ずる磁束が減少させられるようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、電源装置77の制御部83によって、第二の制御手段が構成されている。
そして、そのようなコイル装置66は、真空チャンバ22内における取付板64の下方において、取付板64と所定距離を隔てた箇所に、内孔78を、取付板64の中心孔70及びプラズマ発生装置24の吹出口56と同軸的に位置するように配置されている。これにより、プラズマ発生装置24にて発生させられて、吹出口56から吹き出されたアルゴンプラズマが、コイル装置66の内孔78を通過して、真空チャンバ22内に吹き出されるようになっている。
また、コイル装置66は、上記の如き真空チャンバ22内への配置状態下において、4個の支持装置68,68,68,68(図2及び図3には2個のみを示す)により、コイル76の中心軸:Pが任意の方向に任意の角度で傾けられ得るように支持されて、取付板64に取り付けられている。
図2乃至図4に示されるように、4個の支持装置68,68,68,68は、全て同一の構造を有し、それぞれ、可動バー84を備えている。それら4個の可動バー84,84,84,84は、長手の棒状体からなり、取付板64の外周部に形成された4個の貫通孔72,72,72,72内に、それぞれ上下方向に移動可能に挿通配置されている。そして、それら4個の可動バー84,84,84,84が、取付板64の上面の外周部に周方向に等間隔を隔てて固設された4個の可動ユニット86,86,86,86に対して、それぞれ取り付けられている。
それら4個の可動ユニット86,86,86,86は、それぞれ、ケーシング88と駆動モータ90と長手のねじ軸92と雌ねじ部材94とを有している。ケーシング88は、長手矩形の筐体からなり、取付板64の上面における4個の貫通孔72,72,72,72よりも外周側において、各貫通孔72と径方向に隣り合う位置に、それぞれ、上下方向に延びるように立設されている。また、このケーシング88には、取付板64の中心部に固定されたプラズマ発生装置24側に向かって開口して、上下方向に延びる開口部96が形成されている。駆動モータ90は、正逆方向に所望の回転角度だけ回転可能な、例えばサーボモータからなっており、ケーシング88の上端部に、図示しない駆動軸を下方に突出させた状態で固設されている。ねじ軸92は、ケーシング88内に上下方向に延びるように配置されている。そして、このねじ軸92が、その上端部において、駆動モータ90の駆動軸(図示せず)に固定されている一方、下端部において、ケーシング88の下端部に対して、中心軸回りに回転可能に且つ中心軸方向に移動不能に支持されている。雌ねじ部材94は、ねじ軸92に螺合して、配置されている。また、かかる配置状態下で、ケーシング88の開口部96の内周面のうち、水平方向に対向して、上下方向に延びる二つの内周面部分に摺動可能に接触し、且つ一部が、かかる開口部96を通じて、ケーシング88の側方に突出している。これにより、ねじ軸92の軸方向に移動可能であるものの、回転不能とされている。
そして、かかる可動ユニット86にあっては、駆動モータ90の正逆方向への回転駆動に伴って、ねじ軸92が、正逆方向に回転するようになっている。また、そのようなねじ軸92の正逆方向への回転により、雌ねじ部材94が、ねじ軸92の軸方向両側に向かって移動するようになっている。即ち、可動ユニット86が、駆動モータ90とねじ軸92と雌ねじ部材94とからなるねじ送り機構を有して構成されている。そして、かくの如き構造を有する4個の可動ユニット86,86,86,86のそれぞれの雌ねじ部材94のケーシング88から側方への突出部分に対して、4個の可動バー84,84,84,84が、取付板64の貫通孔72から上方に突出した上端部において、それぞれ取り付けられているのである。
これによって、4個の可動バー84,84,84,84が、各可動ユニット86の駆動モータ90の正逆方向への回転駆動による雌ねじ部材94の軸方向への移動に伴って、上下方向に移動するようになっている。そして、そのような各可動バー84の上下方向への移動によって、取付板64の各貫通孔72の下側開口部からの各可動バー84の突出量が変化させられるようになっているのである。
また、ここでは、図3に二点鎖線で示されるように、雌ねじ部材94が、ねじ軸92の上端にまで移動させられたときに、各可動バー84の各貫通孔72からの下方への突出量が最小とされて、各可動バー84の上下方向での移動位置が、上側限度位置とされるようになっている。一方、雌ねじ部材94が、ねじ軸92の下端にまで移動させられたときには、各可動バー84の各貫通孔72からの下方への突出量が最大とされて、各可動バー84の上下方向での移動位置が、下側限度位置とされるようになっている。また、図3に実線で示されるように、雌ねじ部材94が、ねじ軸92の軸方向中央部に配置されたときに、各可動バー84の上下方向での移動位置が、中間位置とされるようになっている。
そして、図2に示されるように、4個の可動ユニット86,86,86,86の各駆動モータ90は、前記電源装置77に、給電線75によって接続されている。従って、ここでは、電源装置77の操作部81を操作することにより、各駆動モータ90の回転駆動が制御部83によって制御されて、取付板64の各貫通孔72の下側開口部からの各可動バー84の突出量、即ち、各可動バー84の上下方向での移動位置が、任意に調節され得るようになっている。
また、図3及び図4から明らかなように、4個の可動バー84,84,84,84の下端部には、スライドバー98が、それぞれ1個ずつ取り付けられている。それら4個のスライドバー98,98,98,98は、コイル装置66の中心軸:Pに向かって水平方向に延びるように、つまり、かかる中心軸:Pから放射状に延びるように配置されて、可動バー84の下端部に水平方向に延びるように穿設されたスライド孔100内に遊挿されている。
これによって、スライドバー98が、可動バー84のスライド孔100の内周面に案内されつつ、水平方向にスライド移動可能とされ、また、そのようなスライド移動に伴って、各スライドバー98のコイル装置66側の先端部が、コイル装置66の中心軸:Pに対して接近/離隔させられるようになっている。
また、可動バー84には、コイルスプリング99が水平方向に延びるように配置された状態で装着されており、このコイルスプリング99によって、各スライドバー98に対して、コイル66の中心軸:Pに接近する方向への付勢力が付与されるようになっている。そして、そのような4個のスライドバー98,98,98,98が、コイル装置66側の先端部において、コイル装置66の周方向に等間隔を隔てた4箇所に対して、従来より公知の構造を有する4個のボールジョイント102,102,102,102を介して、各々連結されている。なお、コイル装置66は、各支持装置68と絶縁されていることが望ましく、そのため、ここでは、例えば、各ボールジョイント102のボールの表面等に絶縁物質からなるコーティングが施される。
かくして、4個の支持装置68,68,68,68が、コイルスプリング99にて付勢された4個のスライドバー98,98,98,98により、コイル装置66を、コイル76の互いに直交する二つの径方向の内側に、常時、押圧しつつ、4個のボールジョイント102,102,102,102を介して支持するようになっている。
従って、吹出方向変更装置62においては、4個の支持装置68,68,68,68のうちの少なくとも1個の支持装置68の可動バー84とそれに取り付けられるスライドバー98とが、可動ユニット86にて上方又は下方に一体移動させられることにより、コイル装置66が、コイル76の中心軸:Pを傾けつつ、傾動させられるようになっている。このとき、スライドバー98は、コイルスプリング99にて付勢されつつ、コイル装置66の傾動状態に応じて、コイル装置66に対して接近/離隔移動するようになっている。
そして、かかる吹出方向変更装置62では、4個の支持装置68,68,68,68のうちから、可動バー84が上方や下方に移動させられる支持装置68を任意に選択することによって、コイル76の中心軸:Pが任意に方向に傾けられるように、コイル装置66を傾動させることが可能となっている。また、上方や下方に移動させられる可動バー84の移動量を適宜に調節することによって、コイル76の中心軸:Pが鉛直線に対して任意の角度で傾けられるように、コイル装置66を傾動させることが可能となっている。即ち、吹出方向変更装置62においては、4個の可動バー84,84,84,84のうちの任意のものを任意の量だけ上方又は下方に移動させることによって、コイル装置66を所望の方向に所望の量だけ自由に傾動させ得るようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、支持装置68によって、支持手段が構成されていると共に、かかる支持装置の可動ユニット86によって、傾動手段が構成されている。
なお、コイル装置66の傾動は、4個の支持装置68,68,68,68の全てのものの可動バー84を上方や下方に移動させることによっても実施されるが、4個の支持装置68,68,68,68のうちの1個の支持装置68の可動バー84を、或いは取付板64の周方向に隣り合う2個の支持装置68,68の可動バー84,84を、それぞれ、上下動させることなく、固定的に配置した状態で、残りの支持装置68の可動バー84のみを上下動させることによっても実施される。
そして、そのような吹出方向変更装置62を有する本実施形態のプラズマCVD装置20では、コイル装置66が吹出方向変更装置62にて任意の方向に任意の角度で傾動させられた際に、コイル装置66の内孔78を通過して、真空チャンバ22内に吹き出されるアルゴンプラズマの吹出方向が、コイル76の中心軸:Pの傾斜に追従するように変化して、任意の方向に任意の角度で自由に曲げられるようになっているのである。
なお、本実施形態では、図2及び図3に二点鎖線で示されるように、コイル76の径方向の両側に位置する2個の支持装置68,68のうちの一方の支持装置68の可動バー84を上側限度位置に位置させる一方、それらのうちの他方の支持装置68の可動バー84を下側限度位置に位置させたときに、コイル装置66の傾動位置が、コイル76の中心軸:Pを、下側限度位置に位置する可動バー84側の方向に、鉛直線に対して最大の傾斜角度(図3にθ1 及びθ2 にて示される角度)で傾けて位置させた傾動限度位置となるように構成されている。
そして、コイル装置66の傾動位置が、コイル76の中心軸:Pを、図2及び図3の左方向に、鉛直線に対して最大の傾斜角度:θ1 で傾けて位置させた左側傾動限度位置とされているときに、コイル装置66の内孔78を通過して、真空チャンバ22内に吹き出されるアルゴンプラズマの吹出方向が、図2に二点鎖線の矢印で示されるように、左側に最も大きく曲げられるようになっている。また、コイル装置66の傾動位置が、コイル76の中心軸:Pを、図2及び図3の右方向に、鉛直線に対して最大の傾斜角度:θ2 で傾けて位置させた右側傾動限度位置とされているときに、アルゴンプラズマの吹出方向が、図2に二点鎖線の矢印で示されるように、右側にもっと大きく曲げられるようになっている。また、コイル装置66が傾動することなく、水平に配置されているときには、アルゴンプラズマの吹出方向が、何等曲げられることなく、鉛直方向とされるようになっているのである。
また、前記したように、可動バー84の上下方向の移動は、電源装置77の操作部81の操作に基づいて、可動ユニット86の駆動モータ90の回転駆動が制御部83にて制御されることによって、調節されるようになっている。従って、本実施形態では、可動バー84の上下方向の移動が、電源装置77の操作部81の操作に基づいて、制御部83にて制御されることによって、コイル76の中心軸:Pの傾斜方向及び傾斜角度が任意の方向及び角度となるように、コイル装置66が傾動させられるようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、電源装置77の制御部83によって、第一の制御手段が構成されている。
従って、本実施形態のプラズマCVD装置20では、コイル装置66の傾斜方向及び傾斜角度(コイル76の中心軸:Pの傾斜方向及び傾斜角度)とが所望の方向及び角度となるように、操作部81の図示しない操作摘み等を操作することにより、4個の可動ユニット86,86,86,86の作動が、制御部83によって自動的に制御されて、アルゴンプラズマの吹出方向が、所望の向き(所望の方向及び角度)に変化させられるようになっているのである。
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。
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。
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10-5〜10-3Pa程度とされる。
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54を通じて、アルゴンガス等を供給する。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。
そして、プラズマ発生装置24内にアルゴンガスを供給する一方で、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とコイル装置66の内孔78とを通じて、かかるアルゴンプラズマを真空チャンバ22内に吹き出させる。
このとき、電源装置77の操作部81を操作して、コイル装置66を、左側傾動限度位置から右側傾動限度位置までの範囲内で左右に傾動させる。これによって、プラズマ発生装置24から真空チャンバ22内に鉛直下方に向かって吹き出されたアルゴンプラズマの吹出方向を、図2の左右方向に変化させる。そうして、アルゴンプラズマを、中間製品18のアンダーコート層14の表面の全面に、満遍なく吹き出させる。
なお、かかるコイル装置66の傾動範囲と傾動量は、電源装置77の操作部81の操作に基づく制御部83の給電制御によって、容易に調節できる。また、そのような制御部83による給電制御により、コイル76への給電量を増やして、コイル76で発生する磁束を増大させ、それによって、コイル装置66の内孔78を通過するアルゴンプラズマの曲がり量を大きくしたり、或いはコイル76への給電量を減らして、コイル76で発生する磁束を減少させることにより、コイル装置66の内孔78を通過するアルゴンプラズマの曲がり量を小さくしたりして、アルゴンプラズマの曲がり量を調節することもできる。そして、そのようなコイル装置66の傾動操作を実施する際には、好ましくは、制御部83によって、コイル装置66の傾動範囲や傾動速度が制御される。また、コイル装置66の傾動を、連続的に或いは間欠的に実施しても良い。また、前記したように、4個の支持装置68,68,68,68の各可動バー84の上方又は下方への移動量を適宜に調節することによって、コイル装置66を、図2の左右方向以外の方向にも傾動させることができる。
そして、上記のようにして、アルゴンプラズマを中間製品18のアンダーコート層14に向かって吹き出させる一方で、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。
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。
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に向かって吹き出されるところから、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上の空間において、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の表面上に堆積するようになる。
しかも、アルゴンプラズマが、コイル装置66の傾動によって、中間製品18のアンダーコート層14の全表面に満遍なく吹き出されるようになっているため、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。
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。
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。
そして、本実施形態のプラズマCVD装置20によれば、特に、中間製品18のアンダーコート層14の表面の大小に拘わらず、かかるアンダーコート層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。
また、かかるプラズマCVD装置20では、コイル76が、リング状コア74の円筒部80の外周面に対して、その中心軸回りに巻装されてなるコイル装置66として用いられ、このコイル装置(円筒部80)の内孔78内を、アルゴンプラズマが通過するようになっている。それ故、コイル装置66におけるコイル76の巻数を増加させることによって、コイル装置66で発生する磁束の密度を容易に増大させることができる。そして、それにより、アルゴンプラズマの吹出方向を、コイル装置66の傾動に基づいて、更に一層確実に変化させることが可能となる。
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。
例えば、前記実施形態では、コイル76が、リング状コア74の円筒部80の外周面に、その中心軸回りに巻装されてなるコイル装置66として用いられていたが、環状乃至は筒状のコイル76を、リング状コア74等に何等巻装することなく、空芯コイル形態を呈する単独部材として、用いることもできる。そのような空芯コイル形態を呈するコイルとしては、例えば、電線を幾重にも重ねながら環状乃至は円筒に巻回してなる形態や、コイルスプリングのようにつるまき状に巻回してなる形態、或いはコイルスプリングを丸めて、軸方向両端を突き合わせてなる如き形態等のものが、適宜に用いられる。
また、コイルを所定のコアに巻回してなるコイル装置として用いる場合にあっても、例えば、コイルを、ドーナッツ状のコアに対して、その周方向につるまき状に巻き付けてなるコイル装置、つまり、コイルスプリングを丸めて、軸方向両端を突き合わせてなる如き形態のコイルの巻線の内側にドーナッツ状コアを挿入させた構造のコイル装置を用いても良い。
さらに、コイル装置66、或いは空芯コイル形態を呈するコイル76を支持する支持部材の構造や支持位置は、コイル装置66やコイル76を傾動可能に支持し得るものであれば、適宜に変更可能である。
更にまた、コイル装置66やコイル76を傾動させるための傾動手段の構造も、公知の種々の構造が採用され得る。例えば、例示したねじ送り機構に代えて、ラックとピニオンからなるギヤ機構やシリンダ機構等を利用して、傾動手段を構成することも可能である。
また、例えば、長尺な基材が巻き付けられたロールから巻き出された基材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材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。
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、基材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。
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。