[发明专利]用化学气相沉积法涂覆基本呈半球深拱形基体内表面的方法和设备

说明书

本发明涉及一种借助于CVD(化学气相沉积)法对基本上呈半球形的深拱形基体的内表面涂覆介质与/或金属层系统的方法，将含有成层物分子的反应气体通过一个与半球顶点相对并与其隔开一定距离设置的进气孔通入放有待涂覆基体的反应室中，然后以公知方式在待涂覆基体的内表面上产生一个反应区使涂覆材料沉积在基体上。此外，本发明还涉及一种实施该方法的设备。

一种开头所述类型的方法特别适用于制造反射镜。例如在DE4008405C1中就描述了一种这样的方法。

反射镜一般由接近半球状的拱形基体(“帽罩”)构成，基体大多为玻璃，带有内侧反射涂层，例如冷光反射镜涂层。特别是采用通常通过压制成形的玻璃毛坯作为基体，在其外表面已经设置有所谓的半球颈的灯泡接头以进行电接连。反射涂层可由金属层构成，或者，如果需要反射率有特殊光谱分布，反射涂层也可由一种介质层系统构成。对这些层的光学质量的要求，尤其是对涂层的均匀性的要求是很高的。

DE4008405C1公开了这种反射镜用等离子体CVD法来制造。等离子体CVD法也如带预定光谱分布的介质层系统的制备一样是公知的，已由专利文献和其它文献作了多方面的描述。但在出现DE4008405C1的发明之前，却不可能将用于制造高光学质量的涂层系统的等离子体CVD法用于例如半球这样的深拱基体来制造带有反射涂层的反射镜。为了在深拱基体上制出均匀涂层，如要避免在基体与反应区之间的昂贵的相对运动，就需要使成层反应区在涂覆过程中伸展到整个待涂覆表面上。为此需要有大体积的等离子区，因为要完全复盖整个待涂覆表面，必须使由深拱基体所包括住的空腔处在等离子体范围之内。

随着待涂覆表面上等离子区厚度的增长。不仅在基体/气室的界面、而且在所谓的均质反应的整个气室形成颗粒的可能性也上升，这种颗粒会沉积在基体表面上成为“玻璃灰”，并留在沉积层内。这种导致涂层浑浊的成粒现象特别容易在等离子区的边缘地带出现，在这些地方等离子体的作用密度降低到低于极限值，这种现象会使涂层不能用于光学应用。

为了抑制在用等离子体CVD法涂覆深拱基体时在气室中发生上述的成粒，在开头所述的DE4008405C1中建议用一个所谓的限流体(Verdrngungskrper)来限定待涂覆表面上的待反应气体层的厚度，此限流体在进行半球体内部涂覆时插入半球内部空间，其构形与拱形基体的构形相应，从而使得在等离子阶段中的气层中出现的玻璃灰形成的程度控制下不危害所需光学层质量的范围内。因此，DE4008405C1中的限流体还有遮蔽(ausblenden)容易出现形成玻璃灰的等离子区中的作用密度低的边缘区域的任务，也就是说，收集那些若没有限流体的限制表面应就会进入等离子的边缘区域从而有助于形成颗粒的成层物分子，并将其保持在限流体表面上的紧密层中。根据DE4008405C1，反应气体通过具有通到在其端面上的进气孔的通道的限流体输入。因此，进气孔设置在对着半球顶点的部位并与待涂覆表面有一定距离。

通常，在CVD方法中，送入反应气体的方式是使其缓慢地并连续地流进放有待涂覆基体的反应室。过去，人们一直认为，气流中出现涡流会导致涂层不均匀。因此应尽一切可能避免涡流。所以，DE4008405C1中的限流体不仅用来限定反应区，而且也用来使反应气体沿待涂覆表面形成缓慢的连续气流。

已知方法的缺点是实施费用高。一般与待涂覆面只离开很小距离的限流体实际上也要一起被涂上与基体同样厚的涂层。为了防止在限流体的朝基体侧的表面与基体的内表面之间的间隙逐渐缩窄，必须有规律地去掉增长的层。尤其是在应用等离子体脉冲CVD方法时，限流体与基体之间的距离逐渐变小，也就是说，待反应气体层的厚度变小，这会导致涂覆过程中不希望有的涂覆速率降低。已知方法的另一个缺点是限流体的制造成本高，因为它必须与待涂覆基质的构形相应才行。

本发明的目的在于进一步发展开头所述类型的方法，使其不具有上述的缺点。该方法应使涂层具有高的光学质量以及高的机械、热和化学稳定性，并且能够简便并经济地实施。本发明的另一个目的在于提供一种实施该涂覆方法的设备，该设备应结构尽可能简单，可以对各种不同的基体几何形状能够通用而不需要各个匹配，并且在反应室构件随同涂覆时不会改变反应室中的关键尺寸。

本发明的目的通过具有以下方法特征的技术解决方案得以实现：用来制造均匀涂层的反应气体以一个高的速度导入反应室，使得在进气孔中的气体射流的雷诺数R与在进气孔与半球顶点之间的距离h的乘积符合：

400＜R×h(mm)＜4000；

其中R＝r×v×d/n；