NL1032463C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een optische voorvorm. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een optische voorvorm

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een optische voorvorm door het in een substraatbuis uitvoeren 5 van één of meer chemische dampdepositiereacties, welke werkwijze de volgende stappen omvat: i) het aan de substraatbuis toevoeren van één of meer, al of niet van doteringen voorzien glasvormende precursors, en ii) het in de substraatbuis tot stand brengen van een reactie 10 tussen de in stap i) toegevoerde reactanten ter vorming van één of meer glaslagen op het inwendige van de substraatbuis, welke stap ii) omvat het in het inwendige van de substraatbuis slechts creëren van een gepulseerde plasmazone.

Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit de Internationale aanvrage WO 03/057635, waarbij als een nadeel van het hiervoor genoemde 15 plasma chemische dampdepositie (PCVD) proces de geringe depositiesnelheid van het glas wordt genoemd. Een manier voor het verhogen van de depositiesnelheid omvat het verhogen van de massastroomsnelheid van de glasvormende precursors in het inwendige van de substraatbuis. Echter, hierdoor neemt de druk in de substraatbuis toe waardoor de depositie van zogenaamde sootdeeltjes, in plaats van 20 glas, kan optreden. Het verhogen van de massastroomsnelheid van de glasvormende precursors kan ook tot gevolg hebben dat de reactantgassen door de plasmazone heen gaan voordat de glasvormende precursors daadwerkelijk in een glaslaag worden omgezet, hetgeen resulteert in een aanzienlijk verlies van materiaal en eventueel een radiaal profiel dat niet uniform over de axiale as van de 25 substraatbuis is.

Uit voornoemde Internationale aanvrage is het ook bekend om zogenaamde eddy-diffusie in het inwendige van de substraatbuis tot stand te brengen door het plasmavermogen pulserend aan de substraatbuis aan te bieden. Hoewel het pulseren is omschreven als een activering op een periodieke of niet-30 periodieke basis, ontbreken aanvullende gegevens ten aanzien van de pulsering volledig.

Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze ter verbetering van het rendement van het depositieproces.

Een ander doei van de onderhavige uitvinding is het verschaffen

1032463J

2 van een werkwijze voor het vervaardigen van een optische voorvorm onder toepassing van het PCVD-proces, waarbij hoge depositiesnelheden worden bereikt.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze ter vervaardiging van een optische voorvorm door 5 middel van het PCVD-proces, waarbij hoge depositiesnelheden in combinatie met een verlaagd gemiddeld microgolfvermogen worden bereikt.

De onderhavige uitvinding zoais vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat de in het inwendige van de substraatbuis gevormde plasmazone gepulseerd tot stand wordt gebracht onder toepassing van een 10 frequentie >100 Hz, waarbij het maximale plasmavermogen actief is gedurende een periode tussen 0,001 - 5 milliseconden.

Onder toepassing van een dergelijke gepulseerde plasmazone worden aan één of meer van de voornoemde doelstellingen voldaan. De onderhavige uitvinders hebben in het bijzonder geconstateerd dat, wanneer hoge 15 depositiesnelheden worden nagestreefd, waarbij het microgolfvermogen van het PCVD-proces wordt verhoogd, een aanzienlijk deel van de energie uiteindelijk wordt omgezet in warmte, waardoor dienovereenkomstig de bij het PCVD-proces toegepaste apparaatonderdelen oververhit kunnen raken, hetgeen aanvullende koeling vereist. Een ander nadeel van een dergelijke temperatuurtoename is de 20 afname van het inbouwrendement van doteermiddelen in de door depositie aangebrachte glaslagen, in het bijzonder wat betreft germaniumdioxide. De onderhavige uitvinding ziet er aldus op toe dat hoge depositiesnelheden onder toepassing van het PCVD-proces kunnen worden bereikt waarbij een lager gemiddeld microgolfvermogen ten opzichte van een niet-gepulseerd PCVD-proces 25 wordt toegepast. Dientengevolge neemt de temperatuur in het inwendige van de substraatbuis af waardoor het inbouwrendement van doteermiddelen in de glaslagen niet nadelig wordt beïnvloed. Het plasmavermogen wordt in stap ii) ingesteld op een waarde tussen maximaal vermogen en een waarde lager dan het maximaal vermogen. Dit betekent dat gedurende het depositieproces het plasmavermogen 30 pulserend wordt gestuurd tussen maximaal vermogen en een waarde lager dan het maximaal vermogen.

In de onderhavige werkwijze is het gewenst dat de periode waarin het plasmavermogen op maximaal vermogen wordt aangestuurd, ook wel tijd A genoemd (zie bijgevoegde figuur), zich bevindt in het gebied van 0,001 - 5 3 milliseconden. Indien een periode voor tijd A korter dan 0,001 milliseconden wordt toegepast, dan is gebleken dat het plasma in de substraatbuis instabiel en niet effectief is, hetgeen de depositie van glaslagen nagenoeg onmogelijk maakt. Indien daarentegen de periode voor tijd A op een waarde langer dan 5 milliseconden wordt 5 ingesteld, dan zal er teveel warmte in de substraatbuis worden ontwikkeld, hetgeen een negatieve invloed heeft op het inbouwrendement van doteermiddelen en bovendien de temperatuurbelasting op de apparaat-onderdelen aanzienlijk doet toenemen.

Om een stabiel PCVD-proces te verkrijgen is het gewenst dat het 10 plasmavermogen maximaal 5 milliseconden op een vermogen lager dan maximaal vermogen wordt aangestuurd, welke periode ook wel tijd B (zie bijgevoegde figuur) wordt genoemd. Ten aanzien van de periode voor tijd B geldt in een bijzondere uitvoeringsvorm een bovengrens van 0,1 milliseconden, waarbij de onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat de kans op sootvorming toeneemt. Het 15 plasmavermogen gedurende tijd B is bij voorkeur minder dan 50% van het plasmavermogen gedurende tijd A, in het bijzonder minder dan 25%, met name minder dan 10% van het plasmavermogen gedurende tijd A. In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het mogelijk om het plasmavermogen gedurende tijd B op nul in te stellen.

20 Op basis van het aldus bedrijven van het PCVD-proces onder toepassing van een gepulseerd plasmavermogen hebben de onderhavige uitvinders geconstateerd dat door het pulseren van het plasma eenzelfde depositiesnelheid als met een PCVD-proces van het type continu plasmavermogen kan worden bereikt, waarbij onder toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding echter 25 de warmte-ontwikkeling aanzienlijk geringer is, hetgeen voor het inbouwrendement voor doteermiddelen een gunstig effect tot gevolg heeft. Bovendien biedt het toepassen van de onderhavige werkwijze de mogelijkheid om de depositiesnelheid te verhogen zonder dat de hierbij toegepaste apparatuur oververhit raakt.

Het is gewenst dat, bij het pulserend toepassen van het 30 plasmavermogen, het plasmavermogen gedurende tijd A op het maximale plasmavermogen wordt ingesteld, waarbij het maximale vermogen moet worden opgevat als het vermogen dat voor een bepaalde depositiesnelheid zou worden ingesteld wanneer er geen sprake van pulserend plasma zou zijn. Derhalve is de hier toegepaste term “maximaal plasmavermogen" niet gerelateerd aan het 4 vermogen dat maximaal door de PCVD apparatuur kan worden opgewekt. Gedurende tijd B is het vermogen zodanig ingesteld dat het vermogen ter hoogste 50%, bij voorkeur 25%, met name 10% bedraagt van het plasmavermogen gedurende tijd A.

5 In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavig werkwijze is het gewenst dat de frequentie ten minste 1500 Hz bedraagt.

Het in de gepulseerde plasmazone toegepaste piekvermogen wordt zodanig ingesteld dat de depositiesneiheid van de glaslagen ten minste 2,0 g/min, in het bijzonder 3,2 g/min, bedraagt.

10 Voor een beter begrip van de onderhavige uitvinding wordt hierna het pulserend plasmavermogen schematisch weergegeven.

In de bijgevoegde figuur is het aan de substraatbuis toegevoegde plasmavermogen als functie van de tijd schematisch weergegeven, waarbij parameter A de tijd (seconden) aangeeft waarin het plasma op het plasmavermogen 15 Pmax wordt ingesteld. Vervolgens wordt het plasmavermogen verlaagd gedurende een bepaalde tijd, aangeduid met parameter B. Het plasmavermogen wordt aldus afwisselend gestuurd op een waarde Pmax en Pmin, waarbij de frequentie is op te vatten als het aantal pulseringen per seconde, te weten 11 (A + B), waarbij (A +B) gelijk is aan ΔΤ. In de praktijk wordt ook wel gebruik gemaakt van de zogenaamde 20 “duty cycle", op te vatten als Α/ΔΤ oftewel A*f, waarin f de frequentie is.

Volgens de onderhavige uitvinding is het aldus gewenst dat de pulsfrequentie ten minste 100 Hz bedraagt, waarbij de tijdsduur waarin de puls “aan” is, te weten parameter A, zich bevindt in het gebied tussen 0,001 - 5 milliseconden, waardoor het inbouwrendement van doteermiddelen, bijvoorbeeld 25 germaniumdioxide, wordt verbeterd onder handhaving van de depositiesneiheid ten opzichte van een PCVD-proces waarbij het microgolfvermogen continu wordt aangestuurd op maximaal vermogen.

30 1032463

Claims (4)

1. Werkwijze ter vervaardiging van een optische voorvorm door het in een substraatbuis uitvoeren van één of meer chemische dampdepositiereacties, 5 welke werkwijze de volgende stappen omvat: i) het aan de substraatbuis toevoeren van één of meer, al of niet van doteringen voorzien glasvormende precursors, en ii) het in de substraatbuis tot stand brengen van een reactie tussen de in stap i) toegevoerde reactanten ter vorming van één of meer glaslagen op het 10 inwendige van de substraatbuis, welke stap ii) omvat het in het inwendige van de substraatbuis slechts creëren van een gepulseerde plasmazone, met het kenmerk, dat de in het inwendige van de substraatbuis gevormde plasmazone gepulseerd tot stand wordt gebracht onder toepassing van een frequentie > 100 Hz, waarbij het plasmavermogen actief is gedurende een 15 periode tussen 0,001 - 5 milliseconden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het actieve plasmavermogen wordt ingesteld op een plasmavermogen dat overeenkomt met een depositiesnelheid van glaslagen in het inwendige van de substraatbuis die wordt verkregen wanneer het plasmavermogen niet-pulserend wordt aangestuurd .

3. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies 1 -2, met het kenmerk, dat de frequentie ten minste 1500 Hz bedraagt.

4. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het in de gepulseerde plasmazone toegepaste piekvermogen zodanig wordt ingesteld dat de depositiesnelheid van de glaslagen ten minste 2,0 g/min 25 bedraagt. 1032463