專利名稱：制造近似圓頂形的、在內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)表面有電介質(zhì)和/或金屬涂層系統(tǒng)的基片的pcvd方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體化學(xué)汽相淀積方法(PCVD方法)，用于制造近似圓頂形的基片、特別是制造具有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)冷光鏡涂層的反射體，為基片內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)表面提供有電介質(zhì)的和/或金屬的涂層系統(tǒng)，并且還涉及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
通常反射體由拱形玻璃基片構(gòu)成，一般為類似圓頂?shù)男螤?，有一個(gè)內(nèi)側(cè)反射涂層。該反射涂層可以由金屬涂層組成，或者另一方面，如果期望得到反射率特定的光譜變化，可以由電介質(zhì)涂層系統(tǒng)組成。因此可能制造出例如所謂的冷光鏡，諸如牙科使用的冷光鏡，它僅在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)有很高的反射率，但能透過(guò)熱輻射。
具有選擇性光譜反射本領(lǐng)的電介質(zhì)涂層系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)由一層在另一層之上交替安置的一些涂層組成，一層的反射系數(shù)高，另一層的低。這樣一些涂層系統(tǒng)構(gòu)造的細(xì)節(jié)，即必須安排多少涂層對(duì)，一對(duì)在另一對(duì)之上，以及如何確定涂敷厚度以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的光學(xué)效果，對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)都是公知的并且已有描述，例如H.A.Macleod，Thin Film Optical Filters，A.HiLger Ltd.，London。
通常，電介質(zhì)涂層系統(tǒng)是借助于高真空方法，例如高真空蒸汽淀積、陰極噴鍍或電子束噴鍍加到基片上去的。為了在不讓拱度很大的拱形基片做復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的情況下就能在基片內(nèi)側(cè)表面上獲得均勻的涂層，通常使用一種“氣體散射法”(K.Steinfelder et al.，Vakuumtechnik 28(1979)，Page 48)。按這種方法，在升高的附加氣體壓力下(約10-3毫巴)來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸汽的淀積，附加氣體的作用是通過(guò)蒸汽粒子與附加粒子的多次碰撞來(lái)阻斷蒸汽粒子自蒸發(fā)源向基片的直線運(yùn)動(dòng)從而使蒸汽粒子的運(yùn)動(dòng)不再有任何特定的方向。通過(guò)這種方法可以制造出所謂由ZnS/MgF2涂層對(duì)組成的“軟”涂層系統(tǒng)和由ZnS/SiO2和ZnS/Al2O3涂層對(duì)組成的所謂“半硬”涂層系統(tǒng)，前者易受加工的影響，后者雖然耐受加工，但不能以機(jī)械方式加載。
除氣體散射法以外，另一個(gè)高真空蒸汽淀積方法也是公知的(H.K.Pulker，Coatings on Glass，Elsevier，Amsterdam 1984)，為了實(shí)現(xiàn)均勻的涂層，按該方法，基片在蒸汽淀積期間要在星形支架上完成兩重旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，具有上述涂層系統(tǒng)的反射體(圓頂基部直徑約5cm)的缺點(diǎn)是，它們?cè)诟叽髿鉂穸认潞芸焓В瑹岱€(wěn)定性不夠高，甚至于耐不住通常使用的鹵素白熾燈在一般情況下產(chǎn)生的高熱，甚至于耐不住超過(guò)50瓦的電功率。
在高真空中的電子束蒸發(fā)可制造出在機(jī)械、化學(xué)和熱負(fù)荷承受能力方面能滿足高要求的SiO2/TiO2涂層系統(tǒng)，因此一般將其描述為所謂的“硬”涂層系統(tǒng)。但由于這種涂層系統(tǒng)制造起來(lái)相當(dāng)困難(例如，復(fù)雜的基片運(yùn)動(dòng)，基片的加熱)，因此就拱度很大的拱形基片而論，這些涂層系統(tǒng)的成本比軟涂層要高幾倍。
本發(fā)明的目的在于提供一種可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的廉價(jià)方法，該方法適于對(duì)拱形拱度很大的大面積基片，例如圓頂，在其內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)表面提供一個(gè)電介質(zhì)的和/或金屬的涂層系統(tǒng)，該涂層系統(tǒng)具有最高的光學(xué)質(zhì)量以及機(jī)械的、熱的和化學(xué)的穩(wěn)定性。特別是，該方法適合于制造具有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)冷光鏡涂層的反射體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是尋找適于實(shí)現(xiàn)該方法的一種設(shè)備。
就方法而言，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，按本發(fā)明提供一種PCVD方法，用于制造近似圓頂形的基片，特別是制造具有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)的冷光鏡涂層的反射體，在該基片的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)提供有電介質(zhì)的和/或金屬涂層系統(tǒng)，其特征在于借助于一個(gè)移動(dòng)體調(diào)節(jié)要被涂敷的基片表面上方的要起反應(yīng)的氣體層厚度，使得在等離子體階段發(fā)生的均相反應(yīng)的程度(“玻璃灰生成”)對(duì)所希望的涂層質(zhì)量不致產(chǎn)生不利的影響;本發(fā)明還提供了一種PCVD方法，用于制造近似圓頂形的基片，特別是制造具有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)冷光鏡涂層的反射體，在基片的內(nèi)側(cè)表面上提供有一個(gè)電介質(zhì)的涂層系統(tǒng)，該基片具有一個(gè)開(kāi)口的圓頂頸部，并且圓頂基部的直徑至少2cm，其特征在于該涂層是在一個(gè)容器內(nèi)完成的，該容器由兩個(gè)基片組合在一起，從而形成一個(gè)真空罐，兩個(gè)基片相互氣密地接合在一起，通過(guò)圓頂頸部中的開(kāi)口以連續(xù)氣流方式沿要涂敷的表面、饋送反應(yīng)氣體，在由這兩個(gè)基片確定邊界的整個(gè)反應(yīng)空間內(nèi)產(chǎn)生等離子體;
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，本發(fā)明提供一種最佳的設(shè)備，其特征在于有一個(gè)真空罐，用于在真空罐中安裝一個(gè)或多個(gè)基片的裝置，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)體，使它(它們)在真空罐中的位置限定了要起反應(yīng)的氣體層厚度，并且它(它們)相對(duì)于要涂敷的表面(一個(gè)或多個(gè))是可拆卸式地安排，在真空罐中有氣體入口和出口，它們和一個(gè)氣體源或真空泵相連，并且將它們安排成使反應(yīng)氣體能以連續(xù)的氣流沿要涂敷的表面(一個(gè)或多個(gè))通過(guò)，還有在要起反應(yīng)的氣體層中激發(fā)等離子體區(qū)的裝置;
為實(shí)現(xiàn)按本發(fā)明的方法，按本發(fā)明還提供了一種最佳設(shè)備，該設(shè)備用于對(duì)一個(gè)基片的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)的涂敷，其特征在于有一個(gè)真空罐，它由該圓頂狀基片和一個(gè)罐部分組合在一起形成，二者之間按氣密方式相接，罐部分邊緣處半側(cè)開(kāi)口，有一個(gè)移動(dòng)體，使它的位置限定了在真空罐中的要起反應(yīng)的氣體層，移動(dòng)體相對(duì)于要涂敷的表面可拆卸式地安排，還有用于在罐部分中固定移動(dòng)體的裝置，在移動(dòng)體中有一個(gè)通道，該通道在移動(dòng)體面對(duì)要涂敷的表面的側(cè)面的開(kāi)口至少和一個(gè)氣體入口或氣體出口相開(kāi)通，還有將該通道和在真空罐外部的一個(gè)氣體源或真空泵相連接的裝置，在罐部分中至少還有一個(gè)氣體入口或氣體出口，它和一個(gè)氣體源或真空泵相連，并且和移動(dòng)體中氣體入口或氣體出口一起使反應(yīng)氣體形成一個(gè)沿要涂敷表面的連續(xù)流動(dòng)成為可能，并且還有用于在要起反應(yīng)的氣體層中激發(fā)等離子體區(qū)的裝置;
為實(shí)現(xiàn)按本發(fā)明的方法，本發(fā)明提供了另一種最佳的設(shè)備，該設(shè)備用于涂敷具有開(kāi)口的圓頂頸部的一個(gè)基片的內(nèi)側(cè)，其特征在于有一個(gè)真空罐，它由該圓頂狀的基片和半側(cè)開(kāi)口的罐部分組成，基片和罐部分在邊緣處組合在一起并氣密相接，還有一個(gè)移動(dòng)體，使它在真空罐中的位置限定要起反應(yīng)的氣體層，移動(dòng)體相對(duì)于要涂敷的表面可拆卸式地安置，還有在罐部分中用于安裝移動(dòng)體的裝置，在罐部分中還有一個(gè)氣體入口或氣體出口，用于供給或排除可通過(guò)該開(kāi)口的圓頂頸部供給或排除的反應(yīng)氣體，并且還有用于在要起反應(yīng)的氣體層中激發(fā)等離子體區(qū)的裝置。
在制造光學(xué)纖維時(shí)，通常用于管狀玻璃坯料內(nèi)側(cè)涂層的PCVD方法本身就是公知的。例如在期刊“Optical Communications”的第8卷(1987)122頁(yè)上就有一個(gè)基本的描述。
就這些方法而論，等離子體脈沖CVD(化學(xué)汽相淀積)法(在這方面，例如見(jiàn)期刊“Optical Communications”的第8卷(1987)，130頁(yè))特別適合于制造具有確定的光學(xué)性質(zhì)的電介質(zhì)涂層系統(tǒng)。等離子體脈沖CVD法使在基片上產(chǎn)生極薄的均勻涂層、一直薄到產(chǎn)生單分子涂層成為可能。
在本

發(fā)明內(nèi)容
里，“等離子體CVD方法”這個(gè)術(shù)語(yǔ)包括了等離子體脈沖CVD方法。甚至很好地使用了等離子體脈沖CVD法。
用PCVD法制造出來(lái)的涂層的特色不僅具有極高的光學(xué)質(zhì)量，而且化學(xué)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性極好。它們擁有這些有益的性質(zhì)歸結(jié)于它們?cè)诨瘜W(xué)計(jì)量學(xué)和形態(tài)學(xué)方面實(shí)際上所具有的固體材料的性質(zhì)。
本發(fā)明利用了下述事實(shí)即PCVD法由于具有強(qiáng)散射作用，因此本身就特別適合涂敷形狀復(fù)雜的部件。按這些方法不必按某種其它方式旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)基片就能實(shí)現(xiàn)均勻的涂層。暫且不論這一優(yōu)點(diǎn)，到目前為止只能使用PCVD法本來(lái)涂敷小面積、拱度很大的拱形基片。
例如歐洲專利說(shuō)明書(shū)0，017，296描述了一種PCVD法，用于制造球形的微鏡片，按該方法為一個(gè)玻璃板提供約35μm深的凹槽以容納該鏡片。在隨后發(fā)生的涂敷期間，在整個(gè)玻璃板上產(chǎn)生剛好延伸至凹槽內(nèi)的一個(gè)等離子體區(qū)。其結(jié)果是不僅在玻璃板表面上而且也在凹槽內(nèi)淀積了涂敷材料，通過(guò)改變涂敷期間反應(yīng)氣體的組分可以按本身已知的方式在淀積的涂層內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)具有預(yù)期反射系數(shù)的分布。按照以上公開(kāi)的，僅在凹槽完全充滿了涂敷材料時(shí)才停止涂敷。按另外的一些工藝步驟(表面的平面研磨以及粘結(jié)到另一個(gè)涂敷過(guò)的板上，從而在每一種情況下都將兩個(gè)半球結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)球)，從涂敷過(guò)的玻璃板產(chǎn)生被嵌入玻璃框架中的球形鏡片。
但不可能將上述方法推廣到涂敷具有相當(dāng)大尺寸(在圓頂基部φ≥5mm)的拱度很大的拱形基片上，例如無(wú)法用于具有類似圓頂形、在大多數(shù)通用場(chǎng)合圓頂基部直徑通常至少為20mm的反射體表面的反射體上，這是因?yàn)檫m于涂敷的等離子體區(qū)的厚度通常被限制于在要涂敷的表面上方幾十mm，因此等離子體不能包圍要涂敷那一側(cè)的整個(gè)物體，而這對(duì)產(chǎn)生均勻的內(nèi)側(cè)或外側(cè)涂層卻是必需要的。對(duì)于較大厚度的等離子體區(qū)，不僅在基片/氣體空間的交接處、而且在所謂均相反應(yīng)的整個(gè)氣體空間里形成以玻璃灰形式淀積在基片表面上、并且還要加入到淀積涂層中的粒子的幾率也增加了。這就大大地?fù)p傷了涂層質(zhì)量，使涂層變成不可使用的了。
下面用基片內(nèi)側(cè)涂層的實(shí)例來(lái)描述按本發(fā)明的方法，該實(shí)例尤其對(duì)例如制造反射體的應(yīng)用有益。在沒(méi)有實(shí)質(zhì)性限制的情況下，下面的說(shuō)明對(duì)于按照本發(fā)明的方法的基片外側(cè)涂層也是有效的。尤其是對(duì)內(nèi)側(cè)涂層描述的設(shè)備通過(guò)反向布置基片和一個(gè)適當(dāng)成型的移動(dòng)體就可以以簡(jiǎn)單的方式轉(zhuǎn)用到外側(cè)涂層上。只有一種專門適用于內(nèi)側(cè)涂敷的方法例外。
為了在內(nèi)側(cè)涂敷一個(gè)近似為圓頂狀的基片(下面也稱其為圓頂)，按照本發(fā)明將一個(gè)所謂的移動(dòng)體在由該拱形基片確定邊界的半側(cè)開(kāi)口的空間內(nèi)和要涂敷的表面間隔開(kāi)，并且相對(duì)于該表面按可拆卸地方式安置。借助于該移動(dòng)體來(lái)調(diào)節(jié)在要涂敷的表面上方的要起反應(yīng)的氣體層厚度，從而使在等離子體階段發(fā)生的均相反應(yīng)的程度(“玻璃灰生成”)對(duì)所希望的涂層質(zhì)量不至產(chǎn)生不利的影響。
通常，如果分隔開(kāi)的距離不超過(guò)20mm，制造反射體的電介質(zhì)干涉涂層系統(tǒng)的涂層質(zhì)量會(huì)足夠好。另一方面，不應(yīng)使該距離小于2mm，因?yàn)椴蝗粚?duì)移動(dòng)體定位的精度會(huì)提出過(guò)高的要求。
為了實(shí)現(xiàn)涂敷，按本身已知的方式將反應(yīng)氣體送入反應(yīng)空間并激發(fā)形成涂敷的等離子體。
在PCVD法中使用的反應(yīng)氣體通常是金屬氯化物、金屬有機(jī)化合物、氧、氮、氨。為淀積適宜于具有冷光銀色光澤的反射體的“硬”SiO2/TiO2涂層系統(tǒng)，除氧外可以使用例如SiCl4和TiCl4作為反應(yīng)氣體。但使用SiCl4有缺點(diǎn)，即為防止氯進(jìn)入涂層，需要高的基片溫度。為了用本發(fā)明的方法涂敷圓頂，最好用六甲基二硅氧烷來(lái)代替SiCl4，這是因?yàn)檫@樣一來(lái)就消除了高基片溫度的必要性，因此更經(jīng)濟(jì)些。
為了激活等離子體，所有為此目的已知方法都是適用的，例如高頻、低頻、微波、直流電壓或脈動(dòng)直流電壓激發(fā)。高頻或低頻激發(fā)可以是電容式的，或電感式的。
在本發(fā)明的方法中，最好是微波激發(fā)。微波激發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)淀積涂層的輻射損傷的風(fēng)險(xiǎn)低，一種方法所必需的等離子體功率隨頻率的增加而降低，微波等離子體發(fā)射效率高并且在寬的壓力范圍內(nèi)(約10-3到50毫巴)都可操作。
除有這些適用于每一種PCVD方法的比較一般的優(yōu)點(diǎn)外，對(duì)于本發(fā)明的方法使用微波等離子體還有特殊的好處，由于將等離子體區(qū)限制在盡可能小的體積內(nèi)，因此可使用低功耗的廉價(jià)元件、如磁控管作為微波發(fā)生器。因此，例如在涂敷圓頂基部直徑不大于50mm的小圓頂過(guò)程中，一個(gè)磁控管(100瓦)供給的電功率就能足夠激發(fā)并維持至少4個(gè)圓頂中的等離子體區(qū)。
對(duì)于反射體的內(nèi)側(cè)涂層，最好使用玻璃基片。盡管用本發(fā)明的方法原則上完全能夠用于涂敷塑料基片，但大多數(shù)塑料由于熱負(fù)荷承受能力普遍較低，因此不太適合作為反射體使用。此外，上述涂層系統(tǒng)和玻璃的粘結(jié)性比塑料要更好，在有熱負(fù)荷的情況尤其如此。
由于移動(dòng)體的定位比較簡(jiǎn)單，因此本發(fā)明的方法特別適合涂敷具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的拱度很大的拱形基片，例如圓頂、或橢圓或拋物面形狀的物體。通過(guò)適當(dāng)成型的移動(dòng)體，還可以毫無(wú)困難地涂敷不規(guī)則形狀的基片，例如細(xì)長(zhǎng)的拱形基片，例如制造牙科用的反射鏡中使用的那些基片。
本發(fā)明的方法使得在一個(gè)容器內(nèi)同時(shí)涂敷多個(gè)基片成為可能。為限制反應(yīng)空間的體積，方便的做法是在基片支架上或例如在容器的基板上的適當(dāng)凹槽內(nèi)反向沉入多個(gè)圓頂，讓它們的開(kāi)口面對(duì)反應(yīng)空間的內(nèi)部。最好為容器的蓋板提供與基片結(jié)構(gòu)能相配合的凸起的結(jié)構(gòu)，在封閉容器時(shí)，蓋板的凸起作為移動(dòng)體沉入由基片確定的空腔內(nèi)。但為了調(diào)節(jié)要起反應(yīng)的氣體層厚度，最好借助適當(dāng)?shù)闹Ъ馨言撘苿?dòng)體安排成相對(duì)于要涂敷表面的分開(kāi)距離是可變的。按這種結(jié)構(gòu)新的反應(yīng)氣體和涂敷材料中排出的反應(yīng)氣體可通過(guò)位于容器側(cè)壁的并且和容器外部的一個(gè)或多個(gè)氣體源或真空泵相接的氣體入口和氣體出口以基本上平行于要涂敷表面的連續(xù)氣流形式通過(guò)該容器。
在由容器的金屬蓋板和基板構(gòu)成的電容激發(fā)的情況下，上述結(jié)構(gòu)是適用的，尤其對(duì)淀積金屬涂層或由一種金屬和一種電介質(zhì)組成的混合涂層更為適用，對(duì)于例如連續(xù)地發(fā)生從純金屬涂層到純電介質(zhì)涂層的轉(zhuǎn)變也可適用。
為制造具有冷光鏡的反射體，通常使用壓制成型的玻璃基片，要為玻璃基片事先提供燈連接點(diǎn)，即所謂圓頂頸部，用于在基片的外部拱形表面上進(jìn)行電氣連接。在涂敷前，基片還要經(jīng)受一個(gè)包括某些清洗工藝的清洗步驟，例如讓清洗液流過(guò)圓頂這樣一些清洗工藝，必須要能清除掉壓制后在圓頂頸部由成型產(chǎn)生的密封劑。
在涂敷這些所謂開(kāi)口的圓頂時(shí)，在淀積過(guò)程期間，最好使用圓頂頸部的開(kāi)口對(duì)每一個(gè)圓頂單獨(dú)供給新的反應(yīng)氣體。由此即避免了從圓頂?shù)綀A頂?shù)耐糠蠛穸茸兓駝t這種厚度變化，會(huì)因?yàn)檠貧饬鞣较蛲糠蟛牧吓欧懦龅姆磻?yīng)氣體逐漸增加而發(fā)生。通過(guò)容器側(cè)壁的開(kāi)口可抽出用過(guò)的反應(yīng)氣體。
至于封閉的圓頂，建議通過(guò)移動(dòng)體中的適當(dāng)?shù)耐ǖ缹?duì)每一個(gè)圓頂供應(yīng)新的反應(yīng)氣體。但對(duì)開(kāi)口的圓頂也可以按這種方式提供新的反應(yīng)氣體。
如果在一個(gè)容器內(nèi)要同時(shí)涂敷多個(gè)基片，除基片外，容器壁也不可避免地也要被涂敷。這樣不僅引起較高的涂敷材料消耗，并且還有其它缺點(diǎn)，即取決于一個(gè)涂敷過(guò)程中的涂層厚度和材料，以及取決于對(duì)涂敷質(zhì)量的要求，該容器也必須經(jīng)受一次昂貴的清潔步驟。這種清潔不可能總是進(jìn)行得很徹底，使原來(lái)的舊涂層的殘?jiān)聦?shí)上都不粘結(jié)到壁上。在隨后的涂敷過(guò)程中這些殘?jiān)赡軙?huì)從壁上分離出來(lái)并以微小顆粒的形式淀積在將要涂敷基片的內(nèi)側(cè)表面，因此使這些基片的涂層不能使用。
為了避免這些問(wèn)題，在一種型式的優(yōu)選方法中，一個(gè)一個(gè)地涂敷每一個(gè)基片，并且同時(shí)使用每一個(gè)基片本身作為該真空罐的一部分。為此目的，將拱形基片與一個(gè)有適當(dāng)尺寸的半側(cè)開(kāi)口的罐，例如一個(gè)一端熔化密封的玻璃管，組合并氣密地相接起來(lái)形成一個(gè)封閉的容器。只要兩個(gè)部分都由玻璃構(gòu)成，一般來(lái)說(shuō)氣密連接只要將拋光了的邊緣相互接在一起并對(duì)罐抽真空就足夠了。如果將由氟橡膠或硅橡膠構(gòu)成的O型環(huán)放在兩個(gè)罐部分之間，密封性還將得到進(jìn)一步改善。但使用有機(jī)材料構(gòu)成的密封環(huán)限制了基片溫度不得超過(guò)約200℃，氟碳樹(shù)脂和氟橡膠能經(jīng)受得起高達(dá)260℃的連續(xù)溫度。
在上述型式的方法中，在涂敷期間能很方便地將等離子區(qū)限制在圓頂?shù)膬?nèi)部空間。因此，加到圓頂?shù)墓薏糠衷谕糠蟮耐瑫r(shí)僅略微地被涂敷一點(diǎn)，因此或者勿需清洗步驟、或者如果要經(jīng)一個(gè)簡(jiǎn)單的清洗步驟就可為涂敷隨后的圓頂再次使用該罐部分。由于在更換基片的任何情況下真空罐的一部分總是重新更新過(guò)的，因此和涂敷位于一個(gè)容器內(nèi)的基片相比，清洗費(fèi)用極大地減少了。為了完全肯定涂層不受從再次使用的罐部分的壁上分離出的涂敷粒子的損傷，要適當(dāng)安置該真空罐，使圓頂在涂敷期間處在重新使用的罐部分的上方盡可能保持垂直的位置。
該移動(dòng)體相對(duì)于在例如借助于一個(gè)玻璃管加到基片上的罐壁上的要涂敷的表面被適當(dāng)?shù)胤指糸_(kāi)并可拆卸式地安裝，該玻璃管是熔接入罐壁上的，它的攜帶移動(dòng)體的自由端面對(duì)著基片的內(nèi)部空間。例如可將該移動(dòng)體擰入或插入該玻璃管的端部。這樣作的優(yōu)點(diǎn)是，在更換基片的情況下，可以很容易地調(diào)節(jié)移動(dòng)體相對(duì)于基片內(nèi)表面的距離。
根據(jù)要涂敷的圓頂是具有一個(gè)封閉的或是開(kāi)口的，圓頂頸部饋送反應(yīng)氣體的情況有所不同。
在涂敷一個(gè)封閉的圓頂時(shí)，反應(yīng)氣體沿要涂敷的表面以連續(xù)的氣流通過(guò)，該反應(yīng)氣體要穿過(guò)加到圓頂上的罐部分中的氣體入口或氣體出口，并穿過(guò)移動(dòng)體中在面對(duì)要涂敷的表面那一側(cè)的另一個(gè)氣體出口或氣體入口，該側(cè)經(jīng)移動(dòng)體中的一個(gè)通道連接到在真空罐外部的一個(gè)氣體源或連到一個(gè)真空泵上。最好為此目的將移動(dòng)體安裝得使移動(dòng)體的通道在通到外界并攜帶移動(dòng)體的玻璃管中是連續(xù)的。
由于流動(dòng)工藝技術(shù)方面的理由，最好選擇氣流方向使得新的反應(yīng)氣體通過(guò)移動(dòng)體中的通道引入到反應(yīng)空間內(nèi)，而在涂敷材料中排放出來(lái)的反應(yīng)氣體通過(guò)接到圓頂?shù)墓薏糠种械臍怏w出口被排除。在相反方向的氣流下，由于移動(dòng)體的噴嘴中的壓降所致，難以在容器內(nèi)維持涂敷需要的低壓力。
建議采用上述的氣流方向，尤其是如果要涂敷非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的基片時(shí)更應(yīng)如此。因?yàn)樵谶@種情況下在要涂敷的表面上的每一點(diǎn)處對(duì)反應(yīng)氣體產(chǎn)生完全相同的流動(dòng)條件是極其困難的，所以要獲得均勻的涂層，最方便的作法是經(jīng)由多個(gè)氣體入口將新的反應(yīng)氣體送入反應(yīng)空間，這些氣體入口均勻分布在位于要涂敷的表面對(duì)面的移動(dòng)體端面上，并且經(jīng)由移動(dòng)體中的中心通道和真空罐外部的一個(gè)氣體源相接。
當(dāng)涂敷開(kāi)口的圓頂時(shí)，這些條件變得尤其簡(jiǎn)單。在這種情況下，氣流不必通過(guò)移動(dòng)體饋送，但可以將開(kāi)口的圓頂頸部本身接到與一個(gè)氣體源或真空泵相接的適當(dāng)?shù)酿佀凸苈飞?。在這種實(shí)施方案中對(duì)氣流方向而言，不存在任何最佳方向。
在“開(kāi)口”圓頂?shù)那闆r下，密封該圓頂頸部并且以和封閉的圓頂類似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)涂敷可能是有益的。用于涂敷封閉的圓頂?shù)脑O(shè)備對(duì)于大批量生產(chǎn)而言密封起來(lái)可能比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槊恳粋€(gè)真空罐僅有一處必須進(jìn)行密封。
對(duì)于不是過(guò)大的“開(kāi)口”圓頂，例如圓頂基部處的直徑不大于20mm，反應(yīng)空間體積仍然較小，足以在沒(méi)有移動(dòng)體積情況下實(shí)現(xiàn)涂敷。按照本發(fā)明，在這種情況下，為在一個(gè)由兩個(gè)圓頂組合以形成一個(gè)真空罐并且二者相互氣密連接的容器中實(shí)現(xiàn)涂敷提供了條件。在這種情況下，讓反應(yīng)氣流通過(guò)這兩個(gè)開(kāi)口圓頂?shù)念i部。在這種型式的方法中，如果采用脈沖方法，則基片的形狀越接近半球形，涂層就越均勻。
在按本發(fā)明的方法中，可以建立起在PCVD法中慣用的基片溫度。主要由基片材料的熱阻來(lái)確定這方面的限值。眾所周知，較高的基片溫度產(chǎn)生較大的淀積材料密度，因此如果對(duì)涂層的機(jī)械的、熱的、和化學(xué)的穩(wěn)定性有特殊要求的話，最好使用較高的基片溫度。
在涂敷用于生產(chǎn)反射體的圓頂時(shí)，最好使基片溫度在室溫到200℃之間。由此得到的涂層質(zhì)量對(duì)于用作反射體是足夠好的，并且該方法又很經(jīng)濟(jì)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不用附加的加熱、單用等離子體預(yù)處理，例如O2的氣體放電就可建立起在這個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)的基片溫度，在實(shí)際的涂敷之前為使要涂敷的基片表面達(dá)到所需的狀態(tài)，通常要使用上述的等離子體預(yù)處理。等離子體的預(yù)處理時(shí)間長(zhǎng)短同時(shí)也決定了基片達(dá)到的溫度的大小。
由尺寸穩(wěn)定的并且至少在高達(dá)所選基片溫度的真空中可以使用的材料可方便地制造出移動(dòng)體?！罢婵罩锌梢允褂谩痹诖艘庵?，在所選的溫度下該材料不會(huì)放出任何不利于該方法的氣體。這涉及到兩個(gè)方面，一是可能的壓力變劣，二是在該容器內(nèi)氣氛中傷害涂層質(zhì)量物質(zhì)的濃集。
為進(jìn)行上述的涂敷，如果移動(dòng)體由尺寸穩(wěn)定的、在高達(dá)約200℃溫度的真空中可以使用的、并且能耐受放電中產(chǎn)生的物質(zhì)的材料構(gòu)成，這就足夠了。滿足這些要求的材料例如是金屬材料，如Al、Ti、不銹鋼，或是電介質(zhì)材料，如玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷，或者甚至是塑料，尤其是氟碳樹(shù)脂，最好是聚四氟乙烯。
涂敷最好在容器內(nèi)壓力為0.03至10毫巴的情況下進(jìn)行。在壓力小于0.03毫巴時(shí)，涂敷速度顯著減小，使該方法不再能經(jīng)濟(jì)地發(fā)揮作用。此外，等離子體可能不夠穩(wěn)定，其結(jié)果是必須使用更加昂貴的磁場(chǎng)輔助的方法。雖然高壓對(duì)涂敷速度是有益處的，但隨著壓力的增大，均相反應(yīng)發(fā)生的幾率也隨之增大，其結(jié)果是，必須適當(dāng)減小移動(dòng)體和基片之間的距離。為了不在過(guò)小的距離下操作，不將壓力增高到10毫巴以上已證明是有益的。
在PCVD法中，通常是在低功率下產(chǎn)生等離子體，使大約僅有1%至4%的反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)變成涂層材料。這一回收量是方法的成本效果和不均勻涂層風(fēng)險(xiǎn)之間的綜合考慮的結(jié)果，這種不均勻涂層的風(fēng)險(xiǎn)是反應(yīng)氣體沿要涂敷的表面通過(guò)時(shí)在涂敷材料中過(guò)分激烈地排放出反應(yīng)氣體的結(jié)果。
最好用等離子體脈沖CVD法來(lái)實(shí)現(xiàn)涂敷，按這種方法是通過(guò)位于氣體體積中的基片表面部分一個(gè)面積元上的涂敷-形成粒子的數(shù)目、按本身已知的方式、在基片的每一點(diǎn)處確定在一個(gè)等離子體脈沖期間基片表面該面積元上淀積的涂層厚度。因此反應(yīng)氣體的利用得到了改善，甚至包括在一個(gè)等離子體脈沖期間氣體的完全排放，因而其淀積速度要比連續(xù)波方法高非常多，不僅如此，等離子體脈沖CVD法還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即借助于移動(dòng)體的形狀改變或安排，可以制造出有特定軸向和水平方向的涂層厚度分布。
因此在用圓頂作反射體時(shí)，例如一般希望，在一個(gè)從整個(gè)反射體表面的前方看的該圓頂?shù)钠矫嬉晥D內(nèi)，能產(chǎn)生一個(gè)均勻的反射色彩，而不管在圓頂內(nèi)中心安排的光源發(fā)出的光的入射角度是如何的不同。
要記住如下的事實(shí)，產(chǎn)生特殊反射色彩的干涉現(xiàn)象和光通過(guò)電介質(zhì)涂層系統(tǒng)的一個(gè)個(gè)涂層時(shí)的光路有關(guān)，使用簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系式可以很容易地確定出產(chǎn)生均勻反射色彩所必要的涂層厚度分布與基片內(nèi)側(cè)表面形狀之間的函數(shù)關(guān)系，并將上述厚度分布轉(zhuǎn)換成基片的內(nèi)表面和移動(dòng)體之間的“間距分布”。在這一方面建議在決定該間距分布時(shí)要考慮沿流動(dòng)方向上的反應(yīng)氣體的壓力損失。
借助于本發(fā)明可得到的優(yōu)點(diǎn)特別是表現(xiàn)在，對(duì)于例如生產(chǎn)反射體的拱度很大的拱形基片的內(nèi)側(cè)涂層，也可以使用一個(gè)其優(yōu)點(diǎn)是公知的可靠涂敷方法，即PCVD涂敷方法。使用PCVD法使實(shí)際上為任何形狀、拱度很大的拱形基片具有均勻、光學(xué)質(zhì)量高、并且還具有機(jī)械、化學(xué)、和熱穩(wěn)定的涂層成為可能，并且無(wú)需基片的運(yùn)動(dòng)，如果使用等離子體脈沖法，通過(guò)適當(dāng)成型的移動(dòng)體就可以疊加上一個(gè)有特定軸向或水平方向的涂層厚度分布。
在一個(gè)基片的各次涂敷中，除了同時(shí)也是反應(yīng)罐一部分的基片和移動(dòng)體外，實(shí)際上沒(méi)有任何另外的表面被涂敷。涂敷可以在一個(gè)很容易控制和費(fèi)用不高的壓力范圍內(nèi)完成。反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)換成涂敷材料實(shí)際上能夠是完全的，其結(jié)果是不僅可能最好地利用了反應(yīng)氣體而且還有一個(gè)高的涂敷速度。如果激發(fā)場(chǎng)的強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)(很容易確定的)閾值(在該閾值處轉(zhuǎn)換成涂敷材料的值達(dá)到它的最大值)，則激發(fā)場(chǎng)如微波場(chǎng)的局部不規(guī)則性，在等離子體脈沖法情況下，不一定非使涂敷厚度偏離規(guī)定的數(shù)值。
下面參照具體的示意圖和兩個(gè)具體實(shí)施例較詳細(xì)地描述本發(fā)明以及可得到的優(yōu)點(diǎn)。其中


圖1是一個(gè)設(shè)備的縱向剖面示意圖，該設(shè)備用于使用本發(fā)明的等離子體脈沖法在一個(gè)容器內(nèi)涂敷多個(gè)圓頂;
圖2是同樣的表示方式的一個(gè)設(shè)備，用于涂敷有一個(gè)封閉的圓頂頸部的單獨(dú)一個(gè)圓頂;
圖3表示一個(gè)設(shè)備，用于涂敷有一個(gè)開(kāi)口圓頂頸部的單獨(dú)一個(gè)圓頂;
圖4表示一個(gè)移動(dòng)體，將其設(shè)計(jì)成一個(gè)氣體噴射器，用于涂敷非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的一個(gè)基片;
圖5表示來(lái)源于圖2的設(shè)備，其中的圓頂由另一個(gè)真空罐包圍，以避免洩漏引起的損害;以及圖6表示兩個(gè)小的半球形圓頂，將它們結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)真空罐，用于在無(wú)移動(dòng)體情況下的涂敷。
在圖1中可以看到多個(gè)圓頂1，將它們一個(gè)接一個(gè)地安置在容器3的基板2上的一個(gè)網(wǎng)架內(nèi)，從而可使用等離子體脈沖方法來(lái)進(jìn)行涂敷。為使反應(yīng)空間的體積盡可能小，將圓頂1沉入基板2中的裝配凹槽4中。容器3的蓋板5上有多個(gè)移動(dòng)體6，移動(dòng)體6沉入由待涂敷的圓頂狀內(nèi)表面7確定邊界的空腔8中，從而即和基板2中的凹槽4相配合。為了供應(yīng)反應(yīng)氣體，為每一個(gè)移動(dòng)體6提供一個(gè)中心通道9，可將通道9連到該圖中沒(méi)有畫(huà)出的氣體源上。正是在容器3的側(cè)壁上，提供有多個(gè)氣體出口10，借助于真空泵(圖中未示出)通過(guò)出口10可吸走在涂敷材料中排出的反應(yīng)氣體。
確定圓頂內(nèi)表面7和其對(duì)面的相關(guān)移動(dòng)體6的側(cè)面11之間的距離，使得在一次等離子體放電期間在兩個(gè)表面之間的氣體空間內(nèi)的粒子形成過(guò)程不至損害涂敷的質(zhì)量。此外，在所示的實(shí)施例中，為了彌補(bǔ)氣體流動(dòng)方向上反應(yīng)氣體的壓力下降以便得到一個(gè)均勻的涂層，要將在氣體出口端(即在圓頂邊緣)的每個(gè)圓頂1的末端處的移動(dòng)體6作成比在氣體入口端的圓頂頸部分開(kāi)的更寬些。
在容器中產(chǎn)生等離子體區(qū)的裝置本身是已知的，因此圖中沒(méi)有示出。因此，例如可使容器的基板和蓋板都由一種金屬組成并且在兩板之間加上了一個(gè)電壓的方式按電容方式激發(fā)等離子體。通過(guò)這種布置，既可淀積電介質(zhì)材料涂層和金屬材料涂層，又可淀積電介質(zhì)材料和金屬材料的混合涂層。同樣地，可以在蓋板的上方或在電介質(zhì)材料的基板之下設(shè)置一個(gè)微波天線，用微波能量的照射來(lái)激發(fā)并維持等離子體。
為實(shí)現(xiàn)該涂敷方法，將反應(yīng)氣體以連續(xù)氣流方式通過(guò)移動(dòng)體6送入由圓頂內(nèi)側(cè)表面7和該移動(dòng)體6確定邊界的空腔8中。按該方法，在氣流進(jìn)入由圓頂確定邊界的空腔8后，在圓頂頸部12處折返，并且再次沿著要涂敷的表面和移動(dòng)體6橫向流出圓頂1(圖中連續(xù)畫(huà)出的箭頭表示了氣流方向)。激發(fā)一次氣體放電的結(jié)果使涂敷材料淀積在圓頂內(nèi)表面7以及移動(dòng)體6的表面上，并且淀積在整個(gè)容器3的內(nèi)壁上。兩個(gè)等離子體脈沖之間的時(shí)間長(zhǎng)短和氣體的流速要相互恰當(dāng)配合(如在等離子體CVD方法中通常的那樣)，使圓頂內(nèi)表面上方的反應(yīng)空間在每一個(gè)等離子體脈沖之前再次完全充滿新的反應(yīng)氣體。
通過(guò)本身就是已知的方式改變氣體的組分，就可將具有不同組分的一個(gè)個(gè)薄層相互淀積起來(lái)，一層在另一層的頂部。
為了對(duì)該基片進(jìn)行加熱，可將圖1中所示的設(shè)備置于一個(gè)爐內(nèi)。借助于等離子體預(yù)處理技術(shù)使基片達(dá)到所希望的基片溫度更為簡(jiǎn)單。
圖2和圖3表示的是用于涂敷一個(gè)個(gè)圓頂?shù)脑O(shè)備。由圖可見(jiàn)，在每一種情況下，圓頂1總是和一個(gè)半側(cè)開(kāi)口的罐13組合在一起形成容器3。通過(guò)位于兩個(gè)罐部分的邊緣之間的密封環(huán)14來(lái)實(shí)現(xiàn)氣密連接。
圖2中的設(shè)備適于具有封閉圓頂頸部的圓頂?shù)耐糠?。反?yīng)氣體是通過(guò)加到該圓頂?shù)墓薏糠?3中的氣體入口15供給的。
供給的氣體沿著要涂敷的表面通過(guò)移動(dòng)體6抵達(dá)圓頂頸部12，在這一點(diǎn)折返并經(jīng)移動(dòng)體6中的通道16和有拐角的玻璃管17吸出，玻璃管17支撐著移動(dòng)體6并和圖中未示出的真空泵相接。為了固定移動(dòng)體，還可能使用一個(gè)直的玻璃管，該玻璃管軸向安置在真空罐內(nèi)并且熔化到位于該圓頂對(duì)面的罐壁內(nèi)。在這種情況下的氣體的供給例如可通過(guò)聚集在該熔化點(diǎn)周圍的一些氣體入口進(jìn)行。如果擔(dān)心涂敷材料堵塞通道16，上述的氣流方向是有益的。
在所示的設(shè)備中，等離子體是通過(guò)微波能量的照射激發(fā)的。為此目的，在圓頂1上裝一個(gè)波導(dǎo)18，波導(dǎo)18的外導(dǎo)體19剛好延伸到圓頂?shù)倪吘墸▽?dǎo)18的內(nèi)導(dǎo)體20恰好在該封閉圓頂頸部12的前方終止。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可很容易地將等離子體區(qū)限制在由圓頂內(nèi)表面7和移動(dòng)體6的端面11確定邊界的反應(yīng)空間21內(nèi)。誠(chéng)然，在這些情況下等離子區(qū)還要部分地延伸到移動(dòng)體6內(nèi)的通道16中;但由于通過(guò)該通道供應(yīng)的僅僅是在涂敷材料中排出的反應(yīng)氣體，因此大大地避免了涂敷材料對(duì)開(kāi)口和通道的逐漸堵塞。
這種涂敷的其它一些方面如前所述一樣地進(jìn)行。
圖3示出的設(shè)備用于涂敷帶有開(kāi)口圓頂頸部的圓頂。在本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)涂敷的主要方式類似于圖2所示的實(shí)施例。一個(gè)差別是，不是通過(guò)移動(dòng)體6而是通過(guò)開(kāi)口的圓頂頸部12來(lái)排除用過(guò)的反應(yīng)氣體。為此目的，從外部在圓頂1上安裝一個(gè)和真空泵相連的玻璃管22，并且借助于密封環(huán)14將玻璃管22可靠地與該外部空間密封起來(lái)。例如可借助于一些橫向聚集在圓頂周圍的微波天線(未示出)用微波能量的照射(見(jiàn)虛線所畫(huà)箭頭)來(lái)激發(fā)等離子體。
圖2中的移動(dòng)體6不一定非得有一個(gè)中心通道16，但如圖4所示可為其設(shè)置一些均勻分布在整個(gè)表面的小通道23(φ≤1mm)，例如燒結(jié)物。
為了避免由于在圓頂密封處14處的洩漏引起的失效，如圖5所示在圓頂上設(shè)置一個(gè)第二真空罐24可能是有益的，將一種既不與圓頂材料作用、本身又不參與等離子體中的涂敷的氣體(例如O2)加入到該真空罐24。洩漏的大小不變時(shí)，圓頂內(nèi)部和外部之間的壓力差就越小，流入圓頂1的氣體量就越小。最好精確調(diào)節(jié)真空罐24中的壓力的大小，使得在這種壓力下不會(huì)在圓頂內(nèi)表面7的等離子體涂敷中激發(fā)出一個(gè)等離子體(P≥50至100毫巴)。
上述措施在由同一個(gè)氣體供給系統(tǒng)同時(shí)涂敷許多圓頂?shù)那闆r下可能是很重要的。如果沒(méi)有這種措施，只一次洩漏就將可能危及到所有圓頂?shù)耐糠蟆?br> 在圖6中可以看到兩個(gè)小的半球狀的圓頂1，將它們組合起來(lái)形成一個(gè)真空罐25。由于真空罐25是球形的，所以在基片表面每個(gè)面積元上具有相同數(shù)量的氣體。因此如果采用等離子體脈沖CVD方法，即使沒(méi)有移動(dòng)體也能確保一個(gè)均勻的涂層。由兩個(gè)圓頂限定的體積要小到足以排除該氣體空間中的均相反應(yīng)對(duì)涂敷質(zhì)量的不利影響。
在所示的這個(gè)實(shí)施例中，氣流是穿過(guò)開(kāi)口圓頂頸部12產(chǎn)生的，和圖3中的設(shè)備類似，氣體入口管和出口管26、27按氣密方式加到頸部12。在這種型式中，等離子體也可以借助于一些橫向聚集在該真空罐周圍的微波天線、通過(guò)微波能量的照射以簡(jiǎn)單的方式被激發(fā)的。
由這些附圖很容易看出，原則上，涂敷體和移動(dòng)體可相互代替。例如在圖3所示的實(shí)施例中，可將要涂敷的圓頂移動(dòng)體所在位置，以便達(dá)到外側(cè)涂敷的目的。為了避免同時(shí)發(fā)生內(nèi)部涂敷和外部涂敷，僅須保證在圓頂?shù)膬?nèi)部空間無(wú)任何涂敷材料。為此，圓頂可以是例如安置在該容器內(nèi)的另一個(gè)真空罐的一部分。
圖2所示的設(shè)備尤其適用于以大批量生產(chǎn)的方式涂敷圓頂，因?yàn)樵撜婵展迌H有一處需要密封。建議，設(shè)置多個(gè)和圓頂相接的真空罐，在一個(gè)柵架內(nèi)一直是一個(gè)接一個(gè)的。氣體的供給以及和真空泵的連接都經(jīng)由共用的饋送管路系統(tǒng)進(jìn)行。
為進(jìn)行涂敷，將圓頂安裝在永久性固定的真空罐半球上，如果有必要可使用密封環(huán)，并對(duì)這樣形成的真空罐抽真空。用簡(jiǎn)單的方式，可借助于例如安裝在圓頂頂部的波導(dǎo)通過(guò)微波能量的照射來(lái)激發(fā)等離子體。涂敷后，讓真空罐排氣，此后可將涂敷過(guò)的圓頂完全抬起并代之以新的基片。
例1將直徑為50cm的由Schott Glaswerke廠生產(chǎn)的編號(hào)為8486的硼硅酸鹽玻璃制成的一個(gè)圓頂?shù)膲褐七吘壖拥揭粋€(gè)直徑也為50cm的管上。一個(gè)放在拋光過(guò)的管端的一個(gè)氟橡膠O形環(huán)保證了在管和圓頂之間的氣密連接。該管由電介質(zhì)材料制成，在現(xiàn)在的情況下是由Schott Glaswerke廠生產(chǎn)的編號(hào)為8330號(hào)硼硅酸鹽玻璃制成。可通過(guò)橫向熔合進(jìn)入的一根直徑為10mm的玻璃管將反應(yīng)氣體送入按這種方式形成的反應(yīng)空間。用過(guò)的反應(yīng)氣體通過(guò)在管端處的一個(gè)錐體排除。其尺寸可由圖2導(dǎo)出，圖2是按1∶1的比例畫(huà)出的。氣體入口管沿較大管的軸線折成一定角度;它終止在一個(gè)軸向穿孔的聚四氟乙烯移動(dòng)體處?？椎闹睆绞?mm;但這個(gè)值并非是非常關(guān)鍵的。反應(yīng)氣體能夠通過(guò)這個(gè)孔進(jìn)入反應(yīng)空間。移動(dòng)體的形狀要能使它的表面無(wú)論何處和圓頂內(nèi)表面的間距都一樣大，即除了圓頂頸部區(qū)都是7mm。
為了使要涂敷的圓頂內(nèi)表面處于所需的狀態(tài)，在涂敷之前，在由圓頂和移動(dòng)體形成的反應(yīng)空間內(nèi)激發(fā)一次O2的氣體放電。借助于O2的氣體放電的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間來(lái)建立所希望的基片溫度。由微波天線從上向圓頂輻射微波能量。
O2的氣體放電參數(shù)規(guī)定如下O2的質(zhì)量流(毫升/分)200容器中的壓力(毫巴)0.7脈沖持續(xù)時(shí)間(毫秒)0.6內(nèi)脈沖周期(毫秒)20微波頻率(千兆赫)2.45平均微波功率(瓦)75基片溫度(℃)90然后，中斷微波照射并且調(diào)節(jié)氣體混合物以便產(chǎn)生第一個(gè)TiO2涂層。首先讓這個(gè)氣體混合物流入支路線約0.5分鐘;然后該質(zhì)量流成為穩(wěn)定。在這期間圓頂?shù)睦鋮s并不顯著。
用下述參數(shù)產(chǎn)生TiO2涂層TiCl4流速(毫升/分)3λ＝550nm時(shí)λ/4涂層的涂敷時(shí)間(秒)25
其它參數(shù)和O2的氣體放電參數(shù)相比沒(méi)有變化。
然后中斷微波照射并且調(diào)節(jié)氣體混合物以產(chǎn)生第一個(gè)SiO2涂層;借助于一個(gè)穩(wěn)定的質(zhì)量流來(lái)產(chǎn)生該SiO2涂層(見(jiàn)上面)。
工藝參數(shù)如下C6H18OSi2流速(毫升/分)3.6λ＝550nm時(shí)λ/4涂層的涂敷時(shí)間(秒)25其它參數(shù)和O2的氣體放電參數(shù)相比沒(méi)有改變。
交替地加上總數(shù)為31個(gè)TiO2/SiO2λ/4涂層并且根據(jù)現(xiàn)有的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)它們的厚度，使所產(chǎn)生的干涉涂層系統(tǒng)是一個(gè)所謂的冷光鏡。
例2將由Schott Claswerke廠生產(chǎn)的編號(hào)為8486的硼硅酸鹽玻璃制成的直徑為50mm的圓頂放在在一個(gè)容器內(nèi)的13.56兆赫等離子體發(fā)生器的下電極上。將上電極設(shè)計(jì)成一個(gè)氣體噴灑器和移動(dòng)體。在基片上的每一點(diǎn)處，移動(dòng)體和要涂敷的基片內(nèi)表面之間的距離都是15mm。
將該容器抽空到0.03毫巴，在這一壓力下用O2的氣體放電對(duì)圓頂進(jìn)行預(yù)處理。然后，在相同的壓力下實(shí)現(xiàn)涂敷;為此，建立一個(gè)質(zhì)量流1毫升/分的TiCl4和35毫升/分的O2，并且在高頻功率為50瓦時(shí)涂上一個(gè)TiO2涂層。然后確定建立流速為0.5毫升/分的C6H18OSi2(六甲基二硅氧烷)和35毫升/分的O2，并且在高頻功率為50瓦時(shí)涂上一個(gè)SiO2涂層。
交替地涂上31個(gè)TiO2/SiO2λ/4涂層，根據(jù)已知的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)該涂層厚度，從而使該干涉涂層系統(tǒng)是一個(gè)冷光鏡。
權(quán)利要求
1.一種PCVD方法(等離子體化學(xué)淀積方法)，用于制造近似圓頂形的基片，特別是制造具有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)冷光鏡涂層的反射體，在其內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)表面提供有電介質(zhì)的和/或金屬涂層系統(tǒng)，其特征在于借助于一個(gè)移動(dòng)體調(diào)節(jié)要涂敷的基片表面上要起反應(yīng)的氣體層厚度，使得在等離子體階段發(fā)生的均相反應(yīng)的程度(“玻璃灰生成”)對(duì)所希望的涂層質(zhì)量損害較少。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于將要起反應(yīng)的氣體層厚度調(diào)節(jié)到2到20mm。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于用來(lái)調(diào)節(jié)要起反應(yīng)的氣體層厚度的該移動(dòng)體是由尺寸穩(wěn)定并且在高達(dá)200℃溫度的真空內(nèi)可以使用的材料制成。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于用來(lái)調(diào)節(jié)要起反應(yīng)的氣體層厚度的該移動(dòng)體是由一種金屬材料制成，尤其是Al、Ti、不銹鋼，或由一種電介質(zhì)材料制成，尤其是玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷，或由一種塑料制成，尤其是碳氟樹(shù)脂。
5.一種PCVD方法，用于制造近似圓頂形的基片，特別是制造具有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)冷光鏡涂層的反射體，在基片內(nèi)側(cè)表面上提供有一個(gè)電介質(zhì)的涂層系統(tǒng)，該基片具有一個(gè)開(kāi)放的圓頂頸部，并且圓頂頸部的直徑至少2cm，其特征在于涂敷是在一個(gè)容器內(nèi)完成的，該容器由兩個(gè)基片組合在一起，從而形成一個(gè)真空罐，兩個(gè)基片相互氣密地接合在一起，通過(guò)圓頂頸部中的開(kāi)口以連續(xù)氣流的方式沿要涂敷的表面、饋送反應(yīng)氣體，在由兩個(gè)基片確定邊界的整個(gè)反應(yīng)空間內(nèi)產(chǎn)生等離子體。
6.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至4中至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法的設(shè)備，其特征在于有一個(gè)真空罐3，用于在真空罐3中安裝一個(gè)或多個(gè)基片1的裝置，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)體6，使它(它們)在真空罐3中的位置限定了要起反應(yīng)的氣體層厚度，并且它(它們)相對(duì)于要涂敷的表面(一個(gè)或多個(gè))7是可拆卸式地安排，在真空罐3中有氣體入口和出口，它們和一個(gè)氣體源或真空泵相連，并且將它們安排成使反應(yīng)氣體能以連續(xù)的氣流沿要涂敷的表面(一個(gè)或多個(gè))通過(guò)，以及在要起反應(yīng)的氣體層中激發(fā)等離子體區(qū)的裝置。
7.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至4中至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備用于一個(gè)基片的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)涂敷，其特征在于有一個(gè)真空罐3，它由一個(gè)圓頂狀基片1和一個(gè)罐部分13組合在一起形成，二者之間按氣密方式相接，后其(罐部分13)邊緣處半側(cè)開(kāi)口，有一個(gè)移動(dòng)體6，使它的位置限定了在真空罐3中的要起反應(yīng)的氣體層，移動(dòng)體6相對(duì)于要涂敷的表面7可拆卸式地安排，還有用于在罐部分13中固定移動(dòng)體6的裝置，在移動(dòng)體6中有一個(gè)通道16，通道16在移動(dòng)體6面對(duì)要涂敷的表面的側(cè)面11的開(kāi)口至少和一個(gè)氣體入口或氣體出口相開(kāi)通，還有連接通道16和在真空罐3外部的一個(gè)氣體源或真空泵相聯(lián)接的裝置，在罐部分13中至少還有一個(gè)氣體入口或氣體出口，它和一個(gè)氣體源或真空泵相連，并且和移動(dòng)體6中的氣體入口或氣體出口一起使反應(yīng)氣體沿要涂敷表面的連續(xù)流動(dòng)成為可能，以及用于在要起反應(yīng)的氣體層中激發(fā)等離子體區(qū)的裝置。
8.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于讓一個(gè)與氣體源或真空泵相連的管17伸入罐部分13的壁內(nèi)，用于在它的自真空罐3突出來(lái)的那一端供給或排除反應(yīng)氣體，在管17的面對(duì)基片內(nèi)部空間的另一端，一個(gè)移動(dòng)體6被安置得使它可沿軸線方向移動(dòng)，移動(dòng)體中的通道16在管17中是連續(xù)的。
9.如權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于管17和一個(gè)氣體源相連以供應(yīng)反應(yīng)氣體。
10.如權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于管17和一個(gè)氣體源相連，用于供給反應(yīng)氣體，并且將移動(dòng)體6在其面對(duì)要涂敷的表面7的那一端設(shè)計(jì)成為一個(gè)氣體噴射器。
11.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至4中至少一個(gè)權(quán)利要求所述方法的設(shè)備，該設(shè)備用于涂敷具有開(kāi)口的圓頂頸部的一個(gè)基片的內(nèi)側(cè)，其特征在于有一個(gè)真空罐3，它由圓頂狀的基片1和半側(cè)開(kāi)口的罐部分13構(gòu)成，基片1和罐部分13在邊緣處組合在一起并氣密相接，還有一個(gè)移動(dòng)體6，變化它的距離位置以便在真空罐3中限定要起反應(yīng)的氣體層，移動(dòng)體6相對(duì)于要涂敷的表面7可拆卸式地安置，還有在罐部分13中用于安裝移動(dòng)體6的裝置，在罐部分13中還有一個(gè)氣體入口或氣體出口15，用于供給或排除可通過(guò)該開(kāi)口的圓頂頸部供給或排除的反應(yīng)氣體，并且還有用于在要起反應(yīng)的氣體層中激發(fā)等離子體區(qū)的裝置。
12.如權(quán)利要求6至11中至少一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于移動(dòng)體6由尺寸穩(wěn)定的、在高達(dá)200℃溫度的真空中可以使用的材料組成。
13.如權(quán)利要求12的設(shè)備，其特征在于移動(dòng)體6或由金屬材料、尤其是Al、Ti、不銹鋼組成，或由電介質(zhì)材料、尤其是玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷組成，或由塑料、尤其是碳氟樹(shù)脂組成。
全文摘要
本發(fā)明描述了制造近似為圓頂狀基片、特別是有內(nèi)側(cè)電介質(zhì)冷光鏡涂層反射體的PCVD方法，及實(shí)現(xiàn)該方法的特別適用的設(shè)備。用一個(gè)移動(dòng)體調(diào)節(jié)在要涂敷的表面上方的要起反應(yīng)的氣體層厚度，使得在等離子體階段氣體層中發(fā)生的均相反應(yīng)的程度對(duì)所希望的涂敷質(zhì)量損害不大。本法可為實(shí)際上任何形狀的大面積的和完全呈圓頂形的基片的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)表面提供具有最高光學(xué)質(zhì)量及機(jī)械、熱和化學(xué)穩(wěn)定性的均勻涂層而無(wú)需基片復(fù)雜的移動(dòng)。如用PPCVD方法，可用已知的方式通過(guò)適當(dāng)成型移動(dòng)體可以重疊出具有特定軸向和水平方向的涂層厚度分布。
文檔編號(hào)C23C16/04GK1055015SQ9110160
公開(kāi)日1991年10月2日 申請(qǐng)日期1991年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月16日
發(fā)明者海恩茨-沃納·埃茨科恩, 哈拉爾德·克呂梅爾, 福爾克·帕凱, 岡特·魏德曼 申請(qǐng)人:肖特玻璃制造廠