JPH11172446A - プラズマ処理装置および光学部品の製造法 - Google Patents

プラズマ処理装置および光学部品の製造法

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JPH11172446A
JPH11172446A JP9343086A JP34308697A JPH11172446A JP H11172446 A JPH11172446 A JP H11172446A JP 9343086 A JP9343086 A JP 9343086A JP 34308697 A JP34308697 A JP 34308697A JP H11172446 A JPH11172446 A JP H11172446A
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JP
Japan
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plasma
gas
microwave
processed
treating device
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JP9343086A
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English (en)
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Goushiyu Chiyou
剛洙 丁
Nobuyoshi Tanaka
信義 田中
Masaki Hirayama
昌樹 平山
Tadahiro Omi
忠弘 大見
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 面内均一に優れ、ピンホールや局所的に欠陥
の少ない被覆性に優れた被覆を形成し得るプラズマ処理
装置を提供する。 【解決手段】 減圧可能な容器と、プラズマを励起する
為のガスを該容器内に供給する為のガス供給手段と、容
器内を排気する為の排気手段と、容器内にマイクロ波を
供給するマイクロ波供給手段と、を有し、被処理体に表
面処理を施すプラズマ処理装置である。このプラズマ処
理装置は、マイクロ波供給手段は、被処理体に対向する
面が被処理体の被処理面に対応した形状の非平面であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、凸レンズ,凹レン
ズ,凹面鏡等の非平面状の被処理面を有する光学部品の
表面処理に適したプラズマ処理装置とそれを用いた光学
部品の製造法の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】非平面状の被処理面を有する被処理体
に、クリーニングや被膜形成といった表面処理を行う技
術が求められている。
【0003】その代表例に凸レンズへの反射防止膜の形
成が挙げられる。
【0004】従来は、特開平2−232367号公報に
開示されているようにスパッタリング等のPDV法を用
いて成膜がなされていた。
【0005】PVD法は凹凸を有する面への被覆性に劣
るために、本発明者らはCVD法による被膜形成を試み
た。
【0006】熱CVDは、被処理体の熱変形の点で不向
きであり、光CVDはスループットの点で充分なもので
はない。
【0007】現在PVD法で得られている反射防止膜よ
り高透過率(低吸収率)で耐光性,耐環境性に優れた膜
を得るには、13.56MHzのRF電源を用いたプラ
ズマ励起CVD(PE−CVD)でも不充分であり、よ
り高密度のプラズマが得られるPE−CVDでなければ
ならない。
【0008】1010cm-3以上の高密度プラズマが得ら
れるPE−CVDとしては、エレクトロン・サイクロト
ロン共鳴CVD(ECR−PECVD)等マイクロ波を
用いた無電極PECVDがある。
【0009】図5は特開平6−216047号公報に記
載されているプラズマ処理装置である。
【0010】この装置は、プラズマ生成室2と、処理室
4を備え、プラズマ生成室2には、マイクロ波電力導入
手段5,6,8および磁界印加手段10が設置してある
と共に、プラズマ原料ガス導入系20が接続してあり、
処理室4には、化学反応材料ガス導入系22が接続して
あると共に、試料台14にRF電力導入手段18が接続
してあり、マイクロ波電力の発生源8およびRF電力の
発生源18に対して、それぞれの電力を変調するための
制御装置27が設置してある。RF電力とマイクロ波電
力を互いに同期して変調し、成膜が優先する条件とスパ
ッタエッチングが優先する条件を交互に繰り返して、C
VD膜を形成するものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図5の装置で凸レンズ
への反射防止膜の形成を行うと平均的に緻密な膜ができ
るものの面内均一性が劣る膜となってしまう。
【0012】また、反応副生成物が被処理面近傍に滞留
する確率が高く、膜にピンホールが生じたり、局所的に
組成比の異なる膜になってしまう。
【0013】本発明の目的は、面内均一性に優れ、ピン
ホールや局所的に欠陥の少ない被覆性に優れた被覆を形
成し得るプラズマ処理装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明によるプラズマ処理装置は減圧可能な容
器と、プラズマを励起する為のガスを該容器内に供給す
る為のガス供給手段と、前記容器内を排気する為の排気
手段と、前記容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波
供給手段と、を有し、被処理体に表面処理を施すプラズ
マ処理装置において、前記マイクロ波供給手段は、前記
被処理体に対向する面が該被処理体の被処理面に対応し
た形状の非平面であることを特徴とする。
【0015】ここで前記マイクロ波供給手段は球面状の
スロット付導体からなるアンテナを含むことができる。
【0016】前記ガス供給手段のガス放出口が前記スロ
ット付導体からなるアンテナの端部に設けられていると
好適である。
【0017】前記マイクロ波供給手段の被処理体対向面
と前記被処理体の被処理面との間隔が10mm乃至50
mmであることが好ましい。
【0018】本発明による光学部品の製造法は、上述し
たプラズマ処理装置を用いて光学部品の被覆を行う工程
を含むことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明のプラズマ処理装置
の一実施形態を示す模式的断面図である。
【0020】101は減圧可能な真空容器であり、排気
口102に接続される不図示の排気手段により1.33
×10-6Pa〜133Pa程度に減圧できるように構成
されている。
【0021】容器101にはガス放出口103が多数設
けられていて、マイクロ波等のUHF,SHF,EHF
帯の高周波エネルギーによってプラズマとなるガスがこ
こから導入される。
【0022】また、容器101内には、被処理体Wを載
置し、保持するためのホルダー104が設けられてお
り、その上下位置を適宜選択できるように上下動可能に
なっており、また自転可能になっている。ホルダー10
4にはバイアス電位が印加できるようになっている。そ
してホルダーの駆動機構105がホルダー104を上下
動および自転させる。
【0023】106はガス供給口が多数設けられた誘電
体からなる誘電板である。
【0024】この誘電板106は、マイクロ波透過性の
誘電体であり、アルミナ,石英,アルミニウムナイトラ
イド(AlN),フッ化カルシウム,フッ化マグネシウ
ム等が用いられる。
【0025】不図示のガス供給系に接続されたガス導入
口107から導入されたガスは、誘電板106のガス放
出口103を経てプラズマプロセス空間A内に供給され
る。
【0026】本例では被処理体として凸の球面を有する
レンズ表面の処理を想定しているので、誘電板106は
凹の球面を有している。
【0027】115は真空シールのための0リングであ
る。
【0028】マイクロ波の導入は以下のようになる。
【0029】マイクロ波供給手段は、同軸管110と多
数のスロットを有する球面状の導体アンテナ111とマ
イクロ波供給窓である誘電体薄膜112,113とを有
する。導体アンテナ111の中心には同軸管110の内
導体110aが接続されている。114はアンテナアダ
プタである。
【0030】不図示のマイクロ波発振器にて発生したマ
イクロ波は同軸管110を伝わって導体アンテナ111
に伝搬する。アンテナ111に設けられた多数のスロッ
トより伝搬してきたマイクロ波が放射される。
【0031】本発明に用いられるマイクロ波供給手段
は、特開平1−184923号公報や米国特許第5,0
34,086号、或いは特開平8−111297号公
報、特開平4−48805号公報等に詳しく記されてい
るラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)を球面
状に曲げ加工したものである。
【0032】図2は球面状のRLSAの外観を模式的に
描いた図であり、球面状(実際には半球面状)の導体1
11に多数のスロット111Sが同心円状又はうず巻き
状に配されたものであり、その中心には同軸管110の
内導体110aが接続されている。
【0033】スロット111Sは互いに交差する向きを
もつ一対の切り欠きで構成され切り欠きの長さや、配置
間隔はマイクロ波の波長や必要とするプラズマ強度に応
じて適宜定められる。
【0034】図3は本発明に用いられる球面状導体アン
テナの例であり、(a)は真球を2等分した正半球の球
面形状をもつアンテナ、(b)は真球の一部分の球面形
状をもつアンテナ、(c)は凸の球面形状をもつアンテ
ナであり、凹レンズの被覆用に用いられるものである。
【0035】スロットの形状は省略して描いている。
【0036】次に本発明の装置を用いた球面レンズへの
薄膜の形成動作について述べる。
【0037】装置内のホルダー104上に、凸レンズを
被処理面が上を向くように配置し固定する。
【0038】駆動機構105によりホルダー104を上
昇させ、マイクロ波供給手段の被処理体対向面106a
と被処理体の被処理面Waとの間隔Tgが10mmない
し50mmになる位置で上昇を停止させる。
【0039】排気口102に接続された排気ポンプによ
り容器101内を1.3×10-5Pa程度まで減圧した
後、処理ガスをガス導入口103に接続されたガス供給
系より、ガス供給通路108を介してプラズマプロセス
空間A内に導入する。容器内の圧力を、ガス供給量、排
気量を制御して、13.3Paないし1.33×103
Paから選択される適当な圧力に維持する。同軸管11
0に接続されたマイクロ波発振器から同軸管110を通
してマイクロ波を球面状の導体アンテナ111に供給す
る。
【0040】こうして、プラズマプロセス空間でグロー
放電が生起され、ガスのプラズマが生成される。この時
のプラズマ密度は1011ないし1013cm-3の高密度で
あり、緻密な良質の膜が形成できる。
【0041】また、本例によればマイクロ波を用いても
プロセス空間の間隔Tgを10cm以下(本例では10
cmより充分小さい50mm未満)と狭くできるので、
空間A内で生じた反応副生成物を高速で排気除去でき
る。よって、ピンホールの少ない良質の膜が形成でき
る。
【0042】図4は、誘電板106と被処理体Wの間隔
Tgとプラズマ密度の関係を示すグラフである。Tgが
10mm以下であると間隔が少し異なるだけでプラズマ
密度が大きく変化してしまい、Tgが50mmを越える
と急激にプラズマ密度の低下が生じる。変曲点が存在す
る10mm<Tg≦50mmの範囲であればプラズマの
相対密度差が20%以内に収まり、その結果均一な膜が
できる。
【0043】本発明の装置は、凸面を有する球面レンズ
の表面処理だけではなく、凹面を有する球面レンズの表
面処理にも用いることができる。その場合は、凹凸の形
状を逆にしたアンテナをもつマイクロ波供給手段を用い
れば良い。
【0044】本発明において処理し得る被処理体Wとし
ては、石英、蛍石等からなる絶縁性の透光性部材、アル
ミニウム等の導電性の非透光性部材が挙げられ、前者は
凸レンズ、凹レンズ、反射ミラー、窓部材として用いら
れ、後者は反射ミラーとして用いられる。
【0045】本発明の装置により施せる表面処理として
は、薄膜の形成、プラズマクリーニング、プラズマエッ
チング等である。特に本発明の装置は薄膜の形成に有利
であり、具体的には酸化アルミニウム、酸化シリコン、
酸化タンタル、酸化マグネシウム、フッ化アルミニウ
ム、フッ化マグネシウム膜の形成である。
【0046】薄膜の形成はプラズマCVDであるので、
用いる原料ガスとしてはトリメチルアルミニウム(TM
A)、トリイソブチルアルミニウム(TiBA)、ジメ
チルアルミニウムハイドライド(DMAH)等の有機ア
ルミニウム化合物、または、SiH4 、Si26 、S
iF4 、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)等
のシリコン化合物、あるいはタンタルやビスエチルシク
ロペンタジエニルマグネシウム等のマグネシウムの有機
化合物である。さらにはこれら原料ガスに加えて、酸
素、酸化窒素、フッ素、NF3 等の酸化性ガスを用いる
ことが望ましく、必要に応じて、水素、ヘリウム、ネオ
ン、アルゴン、キセノン、クリプトン等のガスを添加し
てもよい。
【0047】マイクロ波発振器としては、2.45GH
z、5.0GHz、8.3GHz等の通常のマイクロ波
発振器が用いられる。
【0048】
【実施例】表面を球面状に研磨した石英からなる凸レン
ズを図1の装置のホルダー104上に配置固定した。
【0049】駆動機構105を動作させてホルダー10
4を上昇させ、Tgが20〜30mmとなる位置にホル
ダー104を固定した。アルミニウム製の容器1内を
1.3×104 Paまで一旦排気し減圧した後、ホルダ
ー104を自転させた。処理ガスとして気化させたTM
AとO2 とを導入し、圧力を13.3Paとしてマイク
ロ波を供給して、ガスプラズマを生成した。こうして石
英の球面状の凸面には、酸化アルミニウムの膜が形成で
きた。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
凹面または凸面の被処理面をもつ光学部品にも高密度マ
イクロ波プラズマを用いて均一な処理を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラズマ処理装置の一実施形態の
断面図である。
【図2】球面状のラジアルラインスロットアンテナの外
観を示す図である。
【図3】本発明に用いられる球面状導体アンテナの例を
示す側面図である。
【図4】誘電板と被処理体の間隔とプラズマ密度の関係
を示す線図である。
【図5】従来のプラズマ処理装置の断面図である。
【符号の説明】
101 真空容器 102 排気口 103 ガス放出口 104 ホルダー 105 駆動機構 106 誘電板 107 ガス導入口 110 同軸管 111 球面状の導体アンテナ 111S スロット 113 誘電体薄膜 115 Oリング A プラズマプロセス空間 W 被処理体
フロントページの続き (72)発明者 田中 信義 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市若林区舟丁52 パンション相 原103 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ケ袋2−1−17− 301

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧可能な容器と、プラズマを励起する
    為のガスを該容器内に供給する為のガス供給手段と、前
    記容器内を排気する為の排気手段と、前記容器内にマイ
    クロ波を供給するマイクロ波供給手段と、を有し、被処
    理体に表面処理を施すプラズマ処理装置において、前記
    マイクロ波供給手段は、前記被処理体に対向する面が該
    被処理体の被処理面に対応した形状の非平面であること
    を特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 前記マイクロ波供給手段は球面状のスロ
    ット付導体からなるアンテナを含むことを特徴とする請
    求項1記載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 前記ガス供給手段のガス放出口が前記ス
    ロット付導体からなるアンテナの端部に設けられている
    ことを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 前記マイクロ波供給手段の被処理体対向
    面と前記被処理体の被処理面との間隔が10mm乃至5
    0mmであることを特徴とする請求項1記載のプラズマ
    処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の装置を用いて光学部品
    の被覆を行う工程を含むことを特徴とする光学部品の製
    造法。
JP9343086A 1997-12-12 1997-12-12 プラズマ処理装置および光学部品の製造法 Withdrawn JPH11172446A (ja)

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US10/449,106 US6929830B2 (en) 1997-12-12 2003-06-02 Plasma treatment method and method of manufacturing optical parts using the same

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1306893A1 (en) * 2000-07-11 2003-05-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
WO2005040454A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho 表面処理方法及び装置

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