CN108699690B - 用于真空涂覆的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于真空腔（175）中的3D基体的真空涂覆的装置，其具有：用于3D基体的基体承载设备（21），所述基体承载设备具有围绕纵轴线（40）能够转动的塔架（41），所述塔架具有用于基体的保持装置，和配属给所述塔架（41）的等离子体CVD放电装置，根据本发明规定，所述等离子体CVD放电装置对于3D基体的真空处理是适合和适配的，所述等离子体CVD放电装置包括大于两个板状的具有激励面的电极，所述电极的激励面全部朝所述塔架（41）定向，并且功率供应装置被设置用于：借助于至少一个施加到所述电极中的至少两个电极处的电压来激励等离子体放电，其中，被激励的等离子体至少加载所述塔架（41）的部分并且加载能够布置在所述塔架处的基体。在所述方法中规定，所述真空涂覆借助于根据前述权利要求中任一项所述的装置进行。

Description

用于真空涂覆的装置和方法
技术领域
本发明涉及具有独立专利权利要求前序部分特征的用于基体的真空处理的装置和方法。
背景技术
具有等离子体CVD放电装置的等离子体CVD系统经常用在用于以铝作为反射层来涂覆反射器的设备中，以便在铝上制备保护层，所述保护层例如由等离子体聚合的六甲基二硅氧烷（Hexamethyldisiloxan，HMDSO）形成。
例如，从EP 1 947 211 A1中已知用于真空涂覆的批次设备，其中，为了金属化基体，在真空腔中布置有蒸发涂覆装置，以及在两个文献中分别具体不同设计的用于施加等离子体聚合的保护层的等离子体CVD放电装置，以及围绕中轴线转动的多个行星式基体支架。等离子体CVD放电装置在此由布置在转动的工件支架周围的一对板电极构成。由于基体支架的高空间需求，在此只能达到在大于10分钟的范围内的相对较长的批次时间。
此外，从DE 10 2010 032 591 A1中已知一种用于基体的真空涂覆的装置，所述装置具有围绕第一轴线能够转动的第一塔架，所述第一塔架具有用于基体的保持装置。在此，为了提高生产率，配属给蒸发器组的至少一个第二基体承载设备设有围绕第二轴线能够转动的第二塔架，第二塔架具有用于基体的保持装置。
其它具有显著更短批次时间的批次设备也是已知的，对于申请人的PylonMet型号的溅射设备来说大约4-5分钟。
在这些设备中，等离子体CVD工艺步骤是最长的单个工艺，所以加速在这里看起来是特别值得期望的。
从公开文件US 2006/0124455 A1、US 5 750 207 A，DE 197 54 821 A1、US 8 101246 B2、JP H06-45097 A和DE 296 00 991 U1中分别已知具有多个磁控管电极配置的等离子体PVD设备，其中以小距离引导经过磁控管电极的基体经受等离子体处理。。
发明内容
本发明的任务是提供一种装置和一种方法，其中3D基体的等离子体处理能够以小成本、高质量、短批次时间和高生产率进行。
所述任务利用独立专利权利要求的特征来解决。在从属权利要求中得到有利的实施方式。
用于真空腔中的3D基体的真空处理的根据本发明的装置包括用于3D的基体承载设备，所述基体承载设备具有围绕纵轴线能够转动的塔架，所述塔架具有用于基体的保持装置和配属给塔架的等离子体CVD放电装置。
在本文中将拉长的柱状的框架结构称为塔架。塔的纵轴线优选相对于作为参考系的真空腔垂直布置。在下文中，板状的电极被理解为由金属材料制成的扁平构件，当连接到电功率供应部时扁平构件适合于产生等离子体放电。电极具有激励面，激励面优选在塔架的纵轴线的方向上伸长。在这里，在等离子体放电被激励时与等离子体接触的面称为激励面。激励面能够是平坦的或弯曲的。等离子体CVD放电装置的电极和激励面如此配属给塔架，使得保持在所述塔架处的基体暴露于在装置的运行中由电极在真空腔中所产生的等离子体的至少一部分。
等离子功率在此被理解为通过电功率供应装置引入所述装置的用于产生等离子体的电功率。
术语“质量”是指涂覆性质的参数，特别是层厚度、反射系数和/或颜色压痕。
在下文中，基本上在用于3D基体的CVD涂覆的方面下展示本发明，其中，显然的是，本发明还包括其它类型的等离子体处理，特别是辉光处理。
所述装置的特征在于，
- 所述等离子体CVD放电装置包括大于两个板状的具有激励面的电极，所述电极的激励面全部朝所述塔架定向，并且
- 功率供应装置被设置用于：借助于至少一个施加到所述电极中的至少两个电极处的电压来激励等离子体放电，其中，被激励的等离子体至少加载所述塔架的部分并且加载能够布置在所述塔架处的基体。
在本文中，电极被称为朝塔架定向，如果电极如此处于相对于塔架的这种几何配置中：所述电极的激励面能够用直线与塔架的部分表面连接。说明性地，这能够被理解为下述几何配置，在所述几何配置中电极与塔架光学视觉接触。电极和塔架的空间布置被称为它们的几何配置，而与其它物理参数无关，所述物理参数可能在装置的运行中出现，例如气流。电极彼此相对的空间布置被称为它们的几何配置，而与其它物理参数无关，所述物理参数可能在装置的运行中出现。
通过提高电极的数量提高了激励面的总尺寸，即提高了与等离子体产生有关的有效的电极面，所述电极面限制了在等离子体放电中流动的电流。因此能够特别地将相同的等离子体功率在更高的电流和因此更低的电压情况下馈入等离子体，所述等离子体功率确定等离子体温度并因此确定工艺气体的化学激发。这减少了对空气侧的供应管线的绝缘措施和通过真空腔的壁到电极的电流馈通的要求。本发明对应的考虑是，工件的整体涂覆速率会增加，例如如果在相同的等离子体CVD功率和涂覆质量情况下时间段增加，在所述时间段期间待涂覆的工件在产生等离子体的电极的激励面的视线范围中。
在本发明的另一实施方式中规定，
a）所述等离子体CVD放电装置具有至少三个板状的电极，其中，
- 第一电极设有第一激励面，第二电极设有第二激励面，并且第三电极设有第三激励面，其中，激励面全部朝塔架定向，
- 功率供应装置被设置用于：借助于至少一个施加到至少两个电极处的电压来激励在第一激励面、第二激励面和第三激励面之间的区域中的等离子体放电。
备选地，所述装置的特征在于，
b）所述等离子体CVD放电装置具有至少四个板状的电极，其中，
- 第一电极设有第一激励面，第二电极设有第二激励面，第三电极设有第三激励面，并且第四电极设有第四激励面，其中，激励面全部朝塔架定向，
- 其中，功率供应装置被设置用于：借助于至少一个施加到所述电极中的至少两个电极处的电压来激励在第一激励面、第二激励面、第三激励面和第四激励面之间的区域中的等离子体放电。
显然的是，本发明还包括大于四个电极的情况，其中，一般在大于四个电极的情况下，越来越多地出现装置的真空腔中所设置的组件的包装问题。此外显然的是，本领域技术人员例如能够通过试验或者模拟在批次时间和质量方面确定电极的激励面彼此相对的和相对于塔架的、对于基体的涂覆或其它处理来说最佳的位置。
基体是三维基体，例如用于汽车领域、计算机通信或消费电子产品中的应用，特别是由塑料材料制成，但也能够由金属材料或玻璃制成，所述基体也部分以相对较小的批次订购。
显然的是，本发明通常包括电极的下述配置，其中，相比于在除此以外相同的真空腔中的仅两个电极的配置情况下，在相同的等离子体功率下，实现基体的更高的涂覆速率和相同的涂覆质量。
所述装置的一种实施方式的特征在于，在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极彼此相对地布置在这种几何配置中：相比于在所述真空腔中的由所述第一电极、第二电极和第三电极构成的组中的仅两个成员的几何配置中的基体的最大涂覆速率，在所给定的等离子体功率下，所述装置以基体的更高的涂覆速率能够运行。
同样地，在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极彼此相对地能够布置在这种几何配置中：相比于在所述真空腔中的由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的仅两个成员的几何配置中的基体的最大涂覆速率，在所给定的等离子体功率下，所述装置以基体的更高的涂覆速率能够运行。
在本发明的另一实施方式中规定，所述第一电极、第二电极和第三电极彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极和第三电极构成的组中的至多两个成员，这些成员的所述激励面不能通过几何直线成对彼此连接。
在本发明的另一实施方式中规定，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的至多三个成员，这些成员的所述激励面不能通过几何直线成对彼此连接。
限定的是，两个激励面然后通过直线相布线接，当所述直线穿过布置有塔架的区域时。
根据本发明，其激励面朝塔架定向的所述电极的数量增加到每个所配属的塔架至少三个或四个，其中，对于电极的至多两个或三个成员，相应的激励面不能通过几何直线彼此连接，以便实现保持在塔架处的工件的总等离子体CVD涂覆速率的增加。在此分别指的是电极对的激励面的点之间的连接；例如，第一和第三电极的激励面的点或第一和第二电极的激励面的点分别通过在这些点之间的直线来连接。本发明的这个方面反映的考虑是，当产生等离子体的电极的激励面的最大可能部分彼此视觉接触时，所馈入的等离子体功率增加。
在下文中，腔室的体积的区域被定义为位于两个激励面之间的空间区域，所述区域在相应的激励面彼此投影的情况下布置在这些激励面之间，或所述区域被相应的激励面和下述面包围，所述面通过两个激励面的相互对应的侧边缘和上边缘的直线连接而形成。在位于两个激励面之间的空间区域中，在装置运行中所产生的等离子体的密度通常高于真空腔的其它区域中的等离子体的密度，至少当在装置运行期间忽略真空腔内的气流的影响时。在具有相互平行的面法线的相对置的矩形的激励面的情况下，空间区域具有长方体形状。
所述装置的一种实施方式的特征在于，根据基体的所需的等离子体处理的参数，所述至少一个电压是交变电压，优选具有被限定的频率、振幅或相位，或者是脉冲电压，优选具有被限定的脉冲频率或振幅。
此外规定，为了达到高涂覆速率和高质量，在符号a）的情况下，对于由第一、第二和第三电极构成的组中的至少一个电极，并且在符号b）的情况下，对于由第一、第二、第三和第四电极构成的组中的至少一个电极，所述电压或电流强度是独立可调或可控的。
所述装置的一种实施方式的特征在于，特别是为了改善涂覆的均匀性，在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极彼此相对地并且相对于所述塔架布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极和第三电极构成的组中的至少两个成员，塔架的至少部分区域连同能够布置在这些区域中的基体延伸到位于所述至少两个成员的激励面之间的空间区域中。
备选地规定，在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极彼此相对地并且相对于所述塔架布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的至少两个成员，塔架的至少部分区域连同能够布置在这些区域中的基体延伸到位于所述至少两个成员的激励面之间的空间区域中。
位于两个激励面之间的空间区域通常还包括真空腔的下述区域，所述区域没有被塔架和由塔架保持的基体填充。换句话说，在本发明中能够规定，设置激励面的区域，其中所述激励面中的至少一个激励面的面法线没有朝向塔架和保持在塔架处的基体。一般而言，等离子体也将存在于没有待涂覆的基体的腔体积的一部分中。然而，至少只要塔架的部分区域连同设置在塔架处的基体还处于所述空间区域内，基体的总涂敷速率就会增加。显然的是，本领域技术人员例如能够通过试验或者模拟在批次时间和质量方面确定电极的激励面彼此相对的和相对于塔架的、对于基体的涂覆或其它处理来说最佳的位置。
所述装置的另一个实施方式的特征在于，在符号a）的情况中，对于由第一、第二和第三电极构成的组中的至少一个电极，并且在符号b）的情况中，对于由第一、第二、第三和第四电极构成的组中的至少一个电极，所述电压是独立可调或可控的，由此能够实现涂覆等离子体更好地适应于真空腔内部的空间和动态条件，特别是电极的激励面彼此的以及相对于塔架的位置。
所述装置的另一个实施方式的特征在于，在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极和第三电极构成的组中的至少两个成员，所述激励面的表面法向量基本上彼此垂直，备选地规定，在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的至少两个成员，所述激励面的表面法向量基本上彼此垂直。在这些实施方式中，实现了特别高的等离子体密度，因为激励面的比例尺寸有利于位于激励面之间的体积的尺寸。
优选地，激励面中的至少一个激励面平行于塔架的纵轴线延伸或具有部分区域，所述部分区域平行于塔架的纵轴线布置。
优选地，全部电极或电极的至少一部分直接安装到相对置的腔壁处。
在四个电极情况下，本发明至少包括实施方式，在所述实施方式中所述电极如此布置，使得第一和第二电极基本彼此相对地布置在平面的一侧上，所述塔架的纵轴线位于所述侧上，并且所述第三电极和所述第四电极基本上彼此相对地布置在所述平面的另一侧上。
优选地，腔壁作为平行于塔架的纵轴线的平面延伸，或者具有平行于塔架的纵轴线的平面。
所述装置的另一个实施方式的特征在于，至少一个电极被配属给真空腔壁的紧固区域并且具有形状构造，所述形状构造对应于所配属的紧固区域中的腔壁的形状构造。在此，所述至少一个电极利用相对于所述真空腔电绝缘的紧固装置如此紧固在所述真空腔处，使得所述至少一个电极的背侧面在所述腔壁的所配属的所述紧固区域中与所述腔壁具有距离，所述距离在所述装置的按照规定的运行中小于所述暗盒距离。
为了防止在电极附近形成寄生等离子体，本身例如从DE 41 09 619 C1或EP 0502 385 B1中已知的是，选择电极与另一物体之间的距离小于暗盒距离。
暗盒距离必须基本小于自由路径长度，以防止放电级联。暗盒距离的大小通常取决于等离子体与邻近等离子体的表面之间的电位差和工艺气体压力以及其它参数。在通常的等离子体涂覆设备的运行参数中，暗盒距离在1mm到几毫米之间。
通常，用于等离子体CVD放电装置中的板电极的暗区屏蔽在技术上是复杂的，并且由于电极没有直接紧固在腔壁处而增加了设计、制造和运行成本。不同于现有技术，本实施方式中的电极不需要关于腔壁单独的暗区屏蔽，因为电极以其背侧面在其紧固区域中遵循具有小于暗盒距离的距离的腔壁的曲率。因此，在电极的区域中几乎自动阻止了寄生等离子体的形成。
所述装置的另一个实施方式的特征在于，所述腔壁在至少一个所配属的紧固区域中具有平坦的表面，并且所述至少一个电极具有平坦的背侧面。
所述装置的另一个实施方式的特征在于，至少一个电极被构造为平板并且在腔壁在所配属的紧固区域中被构造为平坦的表面。优选特别是一个实施方式，其中至少真空腔的壁（电极紧固在所述壁处）是平坦构造的，并且电极被构造为平板或者具有平坦的背侧面的板。
优选地，真空腔包括第一平壁和与第一平壁相对置的垂直的第二平壁。优选地，真空腔被构造为一种类型的具有直壁和矩形基面的盒子。真空腔的不同于矩形形状的基面也被本发明所包括。
所述装置的另一个实施方式的特征在于，所述腔壁在至少一个所配属的紧固区域中具有弯曲的表面，并且所述至少一个电极具有相应于所述紧固区域弯曲的背侧面。
显然的是，所述表面的曲率在此优选相对于塔架的纵轴线是凹形构造的，因此能够高度利用电极的激励面。这里对于凹形所使用的术语如下：如果一个面在一个点的环境中与参考点或观察者位于切平面的同一侧，则所述面相对于参考点或观察者呈凹形弯曲。优选特别是一个实施方式，其中至少真空腔的壁（电极紧固在所述壁处）在横截面中是圆形或部分圆形构造的，并且电极被构造为在横截面中圆形或部分圆形的板或具有在横截面中圆形或部分圆形的背侧面的板。
在根据本发明的装置的另一实施方式中，设置至少一个电极，所述电极的激励面倾斜于真空腔的壁布置。有利的是，所述至少一个电极的激励面朝向塔架的纵轴线的方向定向。与本发明的之前描述的实施方式相比，有关电极的紧固和用于暗区屏蔽的装置的构造在这种情况下通常更复杂。
所述装置的一种实施方式的特征在于，给塔架还配属伸长的溅射或蒸发涂覆装置，特别是用于金属化基体。就此，能够以批量运行在真空腔内金属化以及施加保护层或其它功能层方面对基体进行综合处理。
所述装置的一种实施方式的特征在于，所述溅射装置的至少一个溅射元件或所述蒸发装置的蒸发元件布置在所述真空腔的下述区域中，所述区域在符号a）的情况下布置在由所述第一电极、第二电极和第三电极构成的组中的两个成员之间，并且在符号b）的情况下布置在由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的两个成员之间。
一般来说，有利的是，所述装置的其它组件，例如金属蒸发器或泵送开口能够布置在彼此并排的电极之间。
本发明的以下实施方式具有对于涂覆的质量和涂覆速率的大小有利的电极布置的对称性，因为为电极特别有利地设置了与塔架的特定的相对距离和角度关系。
所述装置的一种实施方式的特征在于，在符号a）的情况下，在投影到垂直于所述纵轴线布置的平面三角圆形的参考系上的情况下，所述第一电极布置在所述第一节段中，所述第二电极布置在所述第二节段中，并且所述第三电极布置在所述第三节段中，或者所述第一电极布置在所述第一节段中，所述第二电极布置在所述第三节段中，并且所述第三电极布置在所述第二节段中，其中，所述节段在顺时针方向上被编号，并且所述参考系此外由包围所有电极的投影的圆确定。能够选择最小的圆半径作为圆半径，使得所述圆刚好包围投影和电极。
此外，在符号（b）的情况下能够规定，在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限的垂直于所述纵轴线布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述第一电极布置在所述第一象限中，所述第二电极布置在所述第二象限中，所述第三电极布置在所述第三象限中，并且所述第四电极布置在所述第四象限中，或者所述电极布置在所述布置的排列中的一个排列中，其中，所述象限在顺时针方向上被编号，并且所述参考系此外由此由包围所有电极的投影的正方形确定。正方形能够是包围所有电极的投影的最小正方形。
所述装置的一种实施方式的特征在于，在符号a）的情况下，由第一、第二和第三电极构成的组中的成员具有激励面，所述激励面具有位于0.5*3G2和1.5*3G2之间的尺寸3G，其中，3G2是所述组的其它两个成员的激励面的总面积。
在此，所述尺寸3G与尺寸3G2能够基本相同。
所述装置的一种实施方式的特征在于，在符号b）的情况下，由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的两个或三个成员具有总面积为G的激励面，其中，G位于0.5*G'和1.5*G'之间，其中，G'是所述组的多个其它成员或一个其它成员的激励面的总面积。
在此，所述尺寸G与所述尺寸G'能够基本相同。
所述装置的一种实施方式的特征在于，在符号a）的情况下，利用具有相同相位的交变电压运行由所述第一电极、第二电极和第三电极构成的组中的两个成员。
在此能够规定，所述两个成员的激励面的尺寸总计等于所述组的其它成员的激励面的尺寸。
所述装置的一种实施方式的特征在于，在符号a）的情况下，利用具有相同相位的交变电压运行由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成的组中的两个成员。
在此，利用具有相同相位的但是与前两个成员不同相位的交变电压能够运行所述组的其它两个成员。
在此，能够在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限的垂直于所述纵轴线布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述前两个成员位于所述第一象限和/或第二象限中并且所述其它两个成员位于所述第三象限和/或第四象限中。
还能够规定，在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限的垂直于所述纵轴线布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述前两个成员位于所述第一象限和/或第三象限中并且所述其它两个成员位于所述第二象限和/或第四象限中。
还能够规定，在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限的垂直于所述纵轴线布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述前两个成员位于所述第一象限和/或第四象限中并且所述其它两个成员位于所述第二象限和/或第三象限中。在此，所述组的所有成员能够具有基本相同尺寸的激励面。
用于真空腔中的基体的真空处理的根据本发明的方法的特征在于，借助于根据本发明的装置进行真空处理。
所述方法的另一个实施方式的特征在于，借助于等离子体CVD放电装置通过等离子体CVD工艺来处理基体，特别是用于将顶部涂层施加到金属化的基体表面上。
涂覆优选但不排除地或必然地利用以下方法参数进行：
工艺气体密度：10**-3 mbar至10**-2 mbar
功率范围：基于子电极的总面积，1kW/m**2至8kW/m**2
电压范围：电极之间500V至5kV的峰值电压
供应交变电压的频率：1Hz至30MHz，优选40KHz
在激励面和基体表面之间的距离优选在10cm-30cm的范围内。
本发明的另一个实施方式的特征在于，通过所述等离子体CVD放电装置借助于辉光放电进行基体的处理，利用其尤其在涂覆之前能够对基体进行预处理。与在涂覆中相似地选择方法参数，其中辉光放电优选在氮气和/或氧气的气氛中进行。通常，在所述处理中通常设置在1x10-3 mbar 和1x10-1 mbar之间的压力，优选在2x10-2 mbar和8x10-2 mbar之间的压力。
附图说明
下面借助于实施例和附图在附图中更详细地描述本发明，也独立于专利权利要求中的概括能够从这些实施例和附图看出本发明的其它方面和优点。相同或相应的元件或组件设有相同的附图标记。其中以示意图：
图1a、b示出了在投影到垂直于塔架的纵轴线布置的平面三角圆形的参考系上的情况下具有塔架和三个电极的根据本发明的装置的组件；
图1c示出了在投影到垂直于所述纵轴线布置的平面笛卡尔参考系上的情况下具有塔架和四个电极的根据本发明的装置的组件；
图2a以俯视图示出了具有塔架和平行于在真空腔中的腔壁布置的电极的根据本发明的装置的组件的横截面视图；
图2b以俯视图示出了具有塔架和布置在真空腔中的腔壁的角落中的电极的根据本发明的装置的组件的横截面视图；
图3示出了用于真空涂覆的根据图2a的根据本发明的装置的布线的图示；
图4示出了用于真空涂覆的根据图2a的根据本发明的装置的其它的布线的图示；
图5示出了用于真空涂覆的根据图2a的根据本发明的装置的其它的布线的图示；并且
图6示出了利用用于真空涂覆的不同装置的测试涂覆的比较结果的图示。
具体实施方式
在图1a、b中在投影到垂直于塔架41的纵轴线40布置的平面三角圆形的具有相同大小的节段I、II、III的参考系上的情况下示意性示出了具有用于两个典型布置的电极30a、30b、30c的根据本发明的装置的组件。节段I、II、III由圆半径和圆形线上的点A、B、C确定。
为了简单起见，未示出装置的其它组件，如腔壁等。显然的是，电极的其它布置是可能的；例如，其中节段I、II、III不同大小的布置。
电极30a、30b、30c具有激励面30a1、30b1、30c1，所有激励面都朝塔架41定向。
电极30a、30b、32a相对于彼此布置在这样的几何配置中：激励面30a1、30b1、32a1通过几何直线成对连接。在其它实施方式中，对于至多两个电极相应的激励面不能通过几何直线彼此连接，以便实现保持在塔架处的工件的总等离子体CVD涂覆速率的增加。例如，两个电极能够具有彼此平行定向的激励面。
电极30a、30b、30c经由电连接线路171、172、173与电功率供应部170连接并且优选地以交变电压运行。在图1a中，每个电极30a、30b、30c独立与功率供应部连接。在图1b中，两个电极30b、30c连接到功率供应部170的接头。在图1b中，因此以相同的相位和相同的振幅运行电极30b、30c。
显然的是，也能够相应地连接在根据图1a的布置中的电极30a-30c，从而例如以相同的相位和振幅运行电极30a、30b。尤其是在最后一种情况下适用：激励面30a1、30b1优选具有相同或近似相同的尺寸。激励面30c1具有尺寸，所述尺寸优选地等于或近似等于其它两个激励面30a1、30b1的总和。激励面的这种设计当然也能够在电极的其它布置中是有利的。
在图1c中，在投影到垂直于所述纵轴线40布置的平面笛卡尔参考系上的情况下示出了具有等离子体CVD放电装置的塔架41和四个电极31a、31b、32a、32b的根据本发明的装置的组件。
在具有第一，第二，第三和第四象限I、II、III、IV的参考系中，所述第一电极31a布置在所述第一象限I中，所述第二电极31b布置在在所述第二象限II中，所述第三电极32a布置在在所述第三象限III中，并且所述第四电极32d布置在所述第四象限IV中，其中象限I、II、III、IV在顺时针方向上被编号。参考系是包围所有电极31a、31b、32a、32b的投影的正方形。也能够规定，电极布置在所述布置的排列中的一个排列中。
塔架41能够围绕纵轴线40转动。塔架典型具有从150cm至200cm的长度。在图1c中，为了简单起见，没有示出基体承载设备的其它细节，也没有示出由所述设备容纳的基体。为了简单起见，未示出装置的其它组件，例如腔壁等，然而将结合图2a讨论所述其它组件。
电极由合适的金属制成。优选地，电极31a、31b、32a、32b被构造为平板，所述平板优选具有相同或近似相同的激励面31a1、31b1、32a1、32b1，但也能够是大小不同的。
电极31a、31b、32a、32b沿着塔架41的纵轴线40纵向延伸。优选地，电极31a、31b、32a、32b延伸在塔架41的整个长度上，只要基体被保持或能够保持在那里。电极31a、31b、32a、32b也能够甚至再进一步细分，其中，显然的是，在被细分的元件之间的距离被保持很小，以避免所产生的等离子体的不均匀性。
第一电极31a和第二电极31b具有相互定向的激励面31a1、31b1，所述激励面如此布置：塔架41的区域连同能够布置在这些区域中的基体延伸到位于第一电极31a和第二电极31b的激励面31a1、31b1之间的空间区域25中。同样地，第三电极32a和第四电极32b具有相互定向的激励面34a、34b，所述激励面如此布置：塔架41的区域连同能够布置在这些区域中的基体延伸到位于第三电极32a和第四电极32b的激励面34a、34b之间的空间区域26中。
等离子体CVD放电装置通过在图1c中未示出的线路与用于激励等离子体放电的电功率供应部至少在一个区域中连接，基体承载设备41并且在装置的运行中所述基体布置在所述区域中，以便实现基体的等离子体处理。下面在文本中进一步描述电极的布线。
在图2a中以简化图示出了用于在具有矩形基面的真空腔175中的3D基体的真空涂覆的装置1，例如，用于汽车领域、计算机、通信或消费电子等中的应用。基体优选由塑料材料制成，然而其中其它材料也是可能的。真空腔175包括腔壁175a、175b、175c，其中在腔壁175c的区域中设有用于泵的接头13。垂直地在腔壁175a、175b的端面的区域中设置有装载门12。
溅射或蒸发装置10、10'的纵轴线40优选平行于纵轴线40定向，其中，显然的是，具有例如小于10°的小角度偏移的定向也被本发明包括在内。
此外，本发明包括实施方式，所述实施方式包括具有用于基体的行星式保持装置的基体承载设备，基体承载设备能够围绕与纵轴线40不同的轴线转动，塔架41能够围绕纵轴线转动。
电极31a、32a或31b、32b彼此间隔地安装在彼此相对置的腔壁175a或175b处。
激励面31a1、31b1的部分区域延伸超过塔架41对腔壁175a或175b的投影。
等离子体CVD放电装置，如图1c所示，通过图2a中未示出的线路与用于激励等离子体放电的电功率供应部至少在基体承载设备41和在装置运行中基体所布置的区域中连接，以实现对基体的等离子体处理。下面在文本中进一步描述电极的布线。
等离子体CVD放电装置能够被构造用于特别地借助于等离子体CVD预处理基体表面和/或等离子体涂覆。特别地，还能够设置用于反应气体、例如六甲基二硅氧烷（HMDSO）的入口。
除了未示出的组件如用于工艺气体的供送设备，所述装置1还包括与纵轴线40平行伸长的溅射装置10、10'，溅射装置布置在间隔的电极31a和32a或31b和32b之间的相对置的腔壁175a、175b处。溅射装置10、10'或蒸发装置的其它位置也是可能的。
代替所示的溅射装置10、10'能够在蒸发装置中也设置伸长的蒸发装置，所述蒸发装置通常具有沿着未示出的纵轴线布置的多个蒸发元件，所述蒸发元件例如竖琴状地布置在具有伸长的承载元件的框架状的结构中。优选地，利用铝线填充蒸发元件。当加热时，例如作为通过电流的结果，金属蒸发，因此金属蒸汽从蒸发器组的区域中逸出并且扩散到周围空间并且沉淀到工件上。
电极31a、31b、32a、32b借助于电绝缘的紧固装置在其所配属的紧固区域中被紧固在真空腔壁175a、175b处。电极31a、31b、32a、32b的背侧面在所配属的紧固区域中在此与腔壁175a、175b具有距离，所述距离在所述装置的按照规定的运行中小于所述暗盒距离。在所示的实施方式中，背侧面和紧固区域被构造为平坦的对应面。显然的是，具有背侧面的弯曲面和腔壁的实施方式也被本发明所包括。对此的示例是具有柱形或椭圆形基面的真空腔。
在图2b中以剖视图示出了用于基体的真空涂覆的根据本发明的装置1的另一实施方式，所述装置具有两个双电极和具有纵轴线40的塔架41，所述双电极具有倾斜地布置在真空腔175的角落中的电极31a、31b、32a、32b。电极32a、32b能够是可移动的，以便容易地将塔架41运输到真空腔175中或从真空腔175中运出。与图2a的实施方式相比，电极31a、31b、32a、32b的紧固以及用于暗区屏蔽的装置的构造在这里更复杂。另一方面，获得了供用于包装的空间的更好利用。
图3-5示出了用于真空涂覆的根据图2的根据本发明的装置1的布线的图示，所述装置具有平行地布置在真空腔的壁处的电极。此外，如图2b所示，具有至少一个倾斜于真空腔的壁定向的电极以及具有如在图3至5中所示的电极的布线的装置被本发明所包括。同样，电极相对于壁、彼此相对和相对于塔架的中间位置根据本发明随着电极的后续所示的布线被本发明所包括。
根据图3，用于激励等离子体放电的电功率供应部170被设置在电极31a、31b、32a、32b之间。通过向第一，第二，第三和/或第四电极31a、31b、32a、32b施加至少一个电压来进行等离子体放电的激励。为此，电功率供应部170优选地包括用于产生电功率的一个或多个发电机，适配网络以及用于将电功率耦合到双电极的发射器。所述耦合通过与功率供应部170和电极31a、31b、32a、32b连接的电连接线路161、162、163和164进行。优选地，具有限定的频率、振幅和相位的电压被施加到第一，第二，第三和/或第四电极31a、31b、32a、32b。优选地，功率供应部170被如此设计，使得电功率的频率，振幅和相位对于每个电极31a、31b、32a、32b单独可控或可调。相应地，电极31a、31b、32a、32b经由电连接线路161、162、163和164与功率供应部170的接头170a-170d连接。
优选地，如也在下面的图4和5的实施方式中那样，电极31a、31b、32a、32b的布线被设置在浮动电位上，其中，电极31a、31b、32a、32b中没有一个电极与地电连接。因此，电极31a、31b、32a、32b相对于真空腔175或其它电地点电绝缘。
在图3中，以及在还后续的图4和5的实施方式中，箭头示出了在无等离子体情况下电场的简化分布，以及在装置的优选运行中的电极31a、31b、32a、32b的瞬时极性。在此，箭头从较低电位的位置指向较高电位的位置，并且简化地考虑其对应于在这样的位置之间的负电荷载体的移动方向。特别地，在图3的图示中，以相同相位的电压，可选地也以相同振幅的电压运行电极31a和32b以及电极32a和31b。在这种情况下，电极31a和32b连接在功率供应部170的同一电接头处并且电极32a和31b连接在功率供应部170的同一电接头处。
电功率供应部170在图3中尤其如此设计，使得第一电极31a是相对于第二和第四电极31b、32b的相对极，并且第三电极32a是相对于第二和第四电极31b、32b的相对极。在本文中，第一电极的相对极应理解为第二电极，第二电极位于比第一电极更高的电位上，因此特别是具有不同的极性。在交变电压中，这个定义是指在给定时刻的瞬时电位或瞬时极性。
图4示出了本发明的一个实施方式，其中电功率供应部170被如此设计，使得电极31a、32a或31b、32b以相同相位的电压，可选地也以相同振幅的电压来运行。换句话说，第一电极31a是相对于第二和第四电极31b、32b的相对极，并且第三电极32a是相对于第二和第四电极31b、32b的相对极。
图5示出了本发明的一个优选的实施方式，其中电功率供应部170被如此设计，使得电极31a、31b或32a、32b以相同相位的电压，可选地也以相同振幅的电压来运行。换句话说，第一电极31a是相对于第四电极32b的相对极，并且第三电极32a是相对于第二电极31b的相对极。
与在使用相同量的反应气体和相同的等离子体功率时的现有设备相比，本发明实现了等离子体CVD涂覆速率的显著提高。对此，图6示出了具有用于真空涂覆的不同装置的测试涂覆的结果K、L和M，其中，K，L是用于具有两个电极的设备的结果，并且M是用于具有四个电极的根据本发明的装置的结果，如图2a中的布置所示。示出了在150秒内在100sccmHMDSO的反应气流以及其它相同的工艺参数情况下在铝基体上沉积等离子体聚合的六甲基二硅氧烷（HMDSO）的沉积的层的厚度的结果。可见的是在本发明中的层厚的加倍。在所有情况下，涂覆的质量是相同的。
附图标记单
1 装置
10 溅射涂覆装置
10' 蒸发涂覆装置
12 装载门
13 接头
21 基体承载设备
24 空间区域
25 空间区域
26 空间区域
30a 电极
30a1 激励面
30b 电极
30b1 激励面
30c 电极
30c1 激励面
30d 在电极30b和30c的边缘之间的连接线
30e 在电极30b和30c的边缘之间的连接线
31a 第一电极
31a1 激励面
31b 第二电极
31b1 激励面
32a 第三电极
32a1 激励面
32b 第四电极
32b1 激励面
40 纵轴线
41 塔架
161 电连接线路
162 电连接线路
163 电连接线路
164 电连接线路
170 电功率供应部
170a 接头
170b 接头
171 电连接线路
172 电连接线路
173 电连接线路
175 真空腔
175a、b、c 腔壁
I 参考系中的部分区域
II 参考系中的部分区域
III 参考系中的部分区域
A、B、C 三角参考系中的分割点
K、L、M 等离子体涂覆设备的测量值。

Claims (28)

1.用于真空腔（175）中的3D基体的真空涂覆的装置，其具有：
- 用于3D基体的基体承载设备（21），所述基体承载设备具有围绕纵轴线（40）能够转动的塔架（41），所述塔架具有用于基体的保持装置，和
- 配属给所述塔架（41）的等离子体CVD放电装置，
其特征在于，
- 所述等离子体CVD放电装置包括大于两个板状的具有激励面的电极，所述电极的激励面全部朝所述塔架（41）定向，所述板状的电极是由金属材料制成的扁平构件，当连接到功率供应装置时扁平构件用于产生等离子体放电，并且
- 功率供应装置被设置用于：借助于至少一个施加到所述电极中的至少两个电极处的电压来激励等离子体放电，其中，被激励的等离子体至少加载所述塔架（41）的部分并且加载能够布置在所述塔架处的基体，
-所述装置还包括用于金属化基体而被配属给所述塔架（41）的伸长的蒸发涂覆装置（10'），所述蒸发涂覆装置布置在电极之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
a）所述等离子体CVD放电装置具有一组至少三个板状的电极，其中，
- 第一电极（30a）设有第一激励面（30a1），第二电极（30b）设有第二激励面（30b1），并且第三电极（30c）设有第三激励面（30c1），其中，所述激励面（30a1、30b1、30c1）全部朝所述塔架（41）定向，并且
- 功率供应装置（170）被设置用于：借助于至少一个施加到所述电极（30a、30b、30c）中的至少两个电极处的电压来激励等离子体放电，其中，被激励的等离子体至少加载所述塔架（41）的部分并且加载能够布置在所述塔架处的基体，
或者
b）所述等离子体CVD放电装置具有一组至少四个板状的电极，其中，
- 第一电极（30a）设有第一激励面（30a1），第二电极（31b）设有第二激励面（31b1），第三电极（32a）设有第三激励面（32a1），并且第四电极（32b）设有第四激励面（32b1），其中，所述激励面（30a1、31b1、32a1、32b1）全部朝所述塔架（41）定向，
- 其中，功率供应装置（170）被设置用于：借助于至少一个施加到所述电极（31a、31b、32a、32b）中的至少两个电极处的电压来激励等离子体放电，其中，被激励的等离子体至少加载所述塔架（41）的部分并且加载能够布置在所述塔架处的基体。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）彼此相对地布置在这种几何配置中：相比于在所述真空腔（175）中的由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）构成的组中的仅两个成员的几何配置中的基体的最大涂覆速率，在所给定的等离子体功率下，所述装置以基体的更高的涂覆速率能够运行。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、30b、32a、32b）彼此相对地布置在这种几何配置中：相比于在所述真空腔（175）中的由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的仅两个成员的几何配置中的基体的最大涂覆速率，在所给定的等离子体功率下，所述装置以基体的更高的涂覆速率能够运行。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、32a）彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、32a）构成的组中的至多两个成员，这些成员的所述激励面（30a1、30b1、32a1）不能通过几何直线连接，
或者
在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的至多三个成员，这些成员的所述激励面（31a1、31b1、32a1、32b1）不能通过几何直线连接。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
- 在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）彼此相对地并且相对于所述塔架（41）布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）构成的组中的至少两个成员，塔架（41）的至少部分区域连同能够布置在这些区域中的基体延伸到位于所述至少两个成员的激励面（30a1、30b1、30c1）之间的空间区域（24）中，或者
- 在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）彼此相对地并且相对于所述塔架（41）布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的至少两个成员，塔架（41）的至少部分区域连同能够布置在这些区域中的基体延伸到位于所述至少两个成员的激励面（31a1、31b1、32a1、32b1）之间的空间区域（25、26）中。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个电压是交变电压，具有被限定的频率、振幅或相位，或者是脉冲电压，具有被限定的脉冲频率或振幅。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号a）的情况下，对于由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）构成的组的至少一个电极（30a、30b、30c），并且在符号b）的情况下，对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组的至少一个电极（31a、31b、32a、32b），所述电压是独立可调或可控的。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
- 在符号a）的情况下，所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）构成的组中的至少两个成员，所述激励面（30a1、30b1、30c1）的表面法向量基本上彼此垂直，
- 在符号b）的情况下，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）彼此相对地布置在这种几何配置中：对于由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的至少两个成员，所述激励面（31a1、31b1、32a1）的表面法向量基本上彼此垂直。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
- 在符号a）的情况下由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c、32b）构成的组的至少一个电极（30a、30b、32a）以及
- 在符号b）的情况下由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组的至少一个电极（31a、31b、30c、32b），
- 被配属给所述真空腔壁（175a、175b）的紧固区域并且具有形状构造，所述形状构造对应于所配属的紧固区域中的所述腔壁（175a、175b）的形状构造，
- 其中，所述至少一个电极利用相对于所述真空腔电绝缘的紧固装置如此紧固在所述真空腔（175）处，使得所述至少一个电极的背侧面在所述腔壁（175a、175b）的所配属的紧固区域中与所述腔壁（175a、175b）具有距离，所述距离在所述装置的按照规定的运行中小于暗盒距离。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述腔壁（175a、175b）在至少一个所配属的紧固区域中具有平坦的表面，并且所述至少一个电极具有平坦的背侧面。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述腔壁（175a、175b）在至少一个所配属的紧固区域中具有弯曲的表面，并且所述至少一个电极具有相应于所述紧固区域弯曲的背侧面。
13.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蒸发装置（10'）的蒸发元件布置在所述真空腔（175）的下述区域中，所述区域在符号a）的情况下布置在由所述第一电极、第二电极和第三电极（31a、30b、30c、32b）构成的组中的两个成员之间，并且在符号b）的情况下布置在由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、30c、32b）构成的组中的两个成员之间。
14.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号a）的情况下，在投影到垂直于所述纵轴线（40）布置的平面三角圆形的参考系上的情况下，所述第一电极（30a）布置在所述第一节段（I）中，所述第二电极（30b）布置在所述第二节段（II）中，并且所述第三电极（30c）布置在所述第三节段（III）中，或者所述第一电极（30a）布置在所述第一节段（I）中，所述第二电极（30b）布置在所述第三节段（III）中，并且所述第三电极（30c）布置在所述第二节段（II）中，其中，所述节段（I、II、III）在顺时针方向上被编号，并且所述参考系此外由包围所有电极（30a、30b、30c）的投影的最小圆确定。
15.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在情况b）下，在投影到具有第一，第二，第三和第四象限（I、II、III、IV）的垂直于所述纵轴线（40）布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述第一电极（31a）布置在所述第一象限（I）中，所述第二电极（31b）布置在所述第二象限（II）中，所述第三电极（32a）布置在所述第三象限（III）中，并且所述第四电极（32b）布置在所述第四象限（IV）中，或者所述电极布置在所述布置的排列中的一个排列中，其中，所述象限（I、II、III、IV）在顺时针方向上被编号，并且所述参考系此外由此由包围所有电极（31a、31b、32a、32b）的投影的最小正方形确定。
16.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号a）的情况下，由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）构成的组中的成员具有激励面，所述激励面具有位于0.5*3G2和1.5*3G2之间的尺寸3G，其中，3G2是所述组的其它两个成员的激励面的总面积。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述尺寸3G与尺寸3G2基本相同。
18.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号b）的情况下，由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的两个成员具有总面积为G的激励面，其中，G位于0.5*G'和1.5*G'之间，其中，G'是所述组的多个其它成员的激励面的总面积，或者
由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的三个成员具有总面积为G的激励面，其中，G位于0.5*G'和1.5*G'之间，其中，G'是所述组的一个其它成员的激励面的总面积。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述尺寸G与尺寸G'基本相同。
20.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号a）的情况下，利用具有相同相位的交变电压运行由所述第一电极、第二电极和第三电极（30a、30b、30c）构成的组中的两个成员。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述两个成员的激励面的尺寸总计等于所述组的其它成员的激励面的尺寸。
22.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在符号b）的情况下，利用具有相同相位的交变电压运行由所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极（31a、31b、32a、32b）构成的组中的两个成员。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，利用具有相同相位的但是与前两个成员不同相位的交变电压运行所述组的其它两个成员。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限（I、II、III、IV）的垂直于所述纵轴线（40）布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述前两个成员位于所述第一象限和/或第二象限中并且所述其它两个成员位于所述第三象限和/或第四象限中。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限（I、II、III、IV）的垂直于所述纵轴线（40）布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述前两个成员位于所述第一象限和/或第三象限中并且所述其它两个成员位于所述第二象限和/或第四象限中。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，在投影到具有第一象限，第二象限，第三象限和第四象限（I、II、III、IV）的垂直于所述纵轴线（40）布置的平面笛卡尔参考系上的情况下，所述前两个成员位于所述第一象限和/或第四象限中并且所述其它两个成员位于所述第二象限和/或第三象限中。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的装置，其特征在于，所述组的所有成员具有基本相同尺寸的激励面。
28.用于真空腔（175）中的3D基体的真空涂覆的方法，其特征在于，所述真空涂覆借助于根据前述权利要求中任一项所述的装置进行。
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