CN1950539A - 带旋光层系统的平基片的连续涂层的方法和装置 - Google Patents

带旋光层系统的平基片的连续涂层的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带旋光层系统的平基片的连续涂层的装置和相应的方法，所述系统包括多个分层，所述装置分成各个涂层室，并设有靶，所述涂层室设有彼此分开抽空的真空泵。本发明的目的是降低泵室之间气体分离的复杂性，并由此降低具有长形布局的真空涂层装置的操作者的生产成本和复杂性。如下实现所述目的：淀积层系统的至少两个分层，一个位于另一个之上，用于相应连续布置的涂层室的磁控管上的靶由产生层的材料的制成，并且两个涂层室(8；13)彼此通过流阻相连，而省略了中间的气封。

Description

带旋光层系统的平基片的连续涂层的方法和装置
技术领域
本发明涉及带旋光(optically active)层系统的平基片的连续涂层的装置，所述系统包括多个分层，所述装置中排列有传送装置，用于在一个传送方向传送基片，并且所述装置分成在传送方向顺次设置的各个室，使得带有磁控管的涂层室排列以淀积各分层，并设有靶，所述涂层室设有彼此分开抽空的真空泵。
本发明也涉及带包括多分层的旋光层系统的平基片的连续成层的方法，其中在一个传送方向中引导基片通过装置的几个室，从而在各涂层室中顺次淀积各分层的至少一部分。
背景技术
优选地，通过溅射技术，平基片形成旋光层系统，如热反射层系统。这样的层系统通常如下地构成：
a)第一电介质抗反射层(底层)
b)-下阻挡层(任选的)
-Ag层
-上阻挡层
c)第二电介质抗反射层(顶层)
这些层系统是在真空序列的循环中由相关的各个层淀积的。为此，平基片在长形布置的真空装置中移动，所述装置具有彼此纵向连接的各个室。在这些室的一些中设置相应的磁控管，并像涂层室那样地排列。
涂层发生在涂层室中的处理过程气体气氛中，例如它能够使得反应的成层过程进行。在每个单个的成层室内为此所需的处理气体是通过气体入口和泵设备产生的。这使得能够建立和调节与各磁控管实现的层的特性相应的处理气体成分。
两个相邻涂层室的分压比称为气体分离因子。气体分离因子限定分开的室的脱离程度。
由于技术原因，在必须以极不同的气体成分，即以极大的气体分离因子操作的磁控管之间，需要气封，以在顺序排列的磁控管的基片的传送方向中保证气体分离。气封是用室实现的，它设有泵设备(泵室)代替磁控管。
通常通过在Ar/O2混合气中的金属靶反应溅射产生底层或顶层。但是，这个电介质层常常由不同材料的几个分层组成。因此，例如，当从经济考虑，使用TiO2或Nb2O5以达到满意的涂层速率时，部分反应处理与所谓的陶瓷靶一起使用。同时，该底层或顶层的其他分层全部由金属靶反应淀积。
就它们的反应气体分压来说，两个处理是很不同的。在全部反应处理中的反应气体分压是在陶瓷靶的部分反应处理中的十倍以上。如果两个处理在基片的传送方向中一个在一个后面，这要求在这些处理之间40-60的高的气体分离因子，以便避免互相影响，以及能够通过反应气体分布来校正层厚度的均匀性。
在淀积底层后，一般跟着用低反应气体分压的金属处理，以淀积Ag层和周围的金属或亚化学计量的阻挡层，如上所述。淀积Ag层尽可能无任何额外氧气的纯金属地完成。为此，通常要求大于20的气体分离因子，以便将Ag层的金属淀积与电介质底和顶层的反应淀积的气体成分分开。顶层是通过金属靶用完全的反应处理淀积的。
如上所述，一般在10区域中的较大气体分离因子的情况，每个气体分离要求增加真空涂层装置的整个长度和增加制造厂商消耗的结构措施，例如通过增加泵的使用。
EP1 371 745 A1说明了两个相邻层的淀积，从而在两种情况涂层没有相互反应地发生。这应提高旋光层系统的光学特性。但是，因为在所述的涂层室之间设置气封，简化装置的设计将与此无缘。
发明内容
因此，本发明的目的是降低在泵室之间的气体分离的消耗，以便使得生产成本最低和具有长形布置的真空涂层装置的操作人员的损耗最低。
应用本发明，在设置方面，为了层系统的至少两层淀积，一个在另一个的顶上，在传送方向顺序排列的磁控管涂层室上的靶由要产生的层的材料构成，从而问题得到解决。也就是说，通过反应气体和与要淀积的层不同的靶材料的相互作用，避免了产生层材料的反应过程。即，不再需要在各个分层的涂层过程间的气封。作为根据本发明的第一选择，涂层室直接设有真空泵，并且涂层室直接彼此连接。第二选择确保，设置配有真空泵的泵室，从而各泵室之一位于传送方向中涂层室前，涂层室之间和涂层室后。在每个情况，涂层室(8；13)通过流阻彼此连接，避免之间的气封。
由于排列在行中的涂层室的靶由要产生的层的材料构成，两个顺序的涂层过程能够在部分反应或无反应下发生，从而能够避免它们反应气体分压的大的差别。这意味着，在涂层室之间省略气封，其中用涂层室之间的泵室进行附加的真空抽吸。这是因为如果泵直接位于它们上，如在涂层室的上侧上的盖上，涂层室直接彼此前后成行。然而，也能够设置泵室以在两个涂层室之间排列它们的真空泵。在每种情况，本发明确保在涂层室之间的流阻满足要求的气体分离，因此避免安装实现气封的附加泵室。这样减小了长形布置的真空涂层装置的整个长度，和真空泵的成本。
在优选的变体中，靶由导电的化学计量的或亚化学计量的化合物构成。这些材料使得能够进行无反应或部分反应的溅射过程。特别是，这避免在很大不同分压下进行连续涂层过程。导电的化学计量或亚化学计量化合物的例子是通常称为“陶瓷材料”的材料。
例如，这些材料的靶由TiOx，ZnOx:AlOx或NbOx构成。标记“x”表示这些材料是化学计量或亚化学计量的化合物靶。例如，层由化学计量TiOx构成，这里x＝2，即TiO2从带有TiOx x＝1.85的化学计量的靶淀积。
反应处理过程的特征在于：在加反应气体时，从金属靶在基片上淀积化学计量化合物层。因此，如果靶材料是导电的，部分反应溅射过程是通过加比反应过程中显著低的反应气体量，从已经是化学计量或亚化学计量的化合物靶淀积化学计量层。无反应过程是在不加任何反应气体下发生的。
在本发明另一形式中，计划是，在两个涂层室之间设置的泵室在一方面装有用于涂层室的真空泵，而另一方面，装有就真空来说与用于涂层室的第一真空泵分开的第二真空泵。如果用于涂层室的真空泵不能够直接与它们连接，使用这样的泵室。这不需要对于一个涂层室用两个单独的泵室，因为这两个泵结合在一个泵室中。这也有助于减少整个长度。
在另一形式中，计划通过流阻小于20的气体分离因子。
如果通过流阻的气体分离因子小于10则是经济合理的。
特别经济合理的形式确保通过流阻的气体分离因子在5-10。
靶的优选的导电化学计量或亚化学计量化合物是TiOx，ZnOx:AlOx或NbOx。
根据本发明的装置的另一形式中，计划为，将磁控管设计成管状磁控管，其具有由产生层的材料制造的靶。管状磁控管具有中空圆柱形靶体，它围绕磁体系统枢转。这样取得材料的一致的递降分解，因此达到靶材料的高的利用率。特别地，这使得由导电化学计量或亚化学计量化合物制得的靶材料能够经济有效地利用。
在处理过程方面，由于从各分层的材料从一个靶无反应或部分反应地成行淀积至少两个分层而解决了问题。因为这避免了反应和无反应涂层处理过程的混合，通过这个方法能够以最小的分压差进行顺序涂层步骤，从而制造和操作两方面都降低了系统的消耗。
特别地，通过这点能够避免反应涂层过程，以致从导电化学计量和亚导电化学计量化合物淀积各分层。
根据本发明的过程的优越的形式是，为了生产旋光层，特别是热反射层，顺序的将各基片之一涂层：由电介质分层构成的底层，带有任选的下和/或上阻挡层的反射层，和由电解质分层构成的顶层，从而底层的电解质分层从导电化学计量或亚化学计量化合物制的靶淀积。
在此，如果底层的电解质层和顶层的电解质层从导电的化学计量或亚化学计量化合物制的靶淀积，根据本发明的处理方法的有利点变得明显。
根据本发明的处理方法的一种形式具有通过流阻的小于20的气体分离因子。
通过流阻的气体分离因子小于10是经济合理的。
在特别经济合理的形式中，通过流阻的气体分离因子为5-10。
附图说明
将在下面的优选实施例中详细说明本发明。相应附图示出：
图1是根据现有技术状态的光学层系统的剖视图；
图2是生产根据图1的层系统的现有技术状态的涂层装置的示意剖视图；
图3是生产根据图1的层系统的本发明涂层装置的示意剖视图；和
图4是作为根据本发明处理过程的第二设计例子的设计的层系统。
具体实施方式
如图1所示，在基片2上安装的层系统1由在基片2上的底层3，在其顶上的Ag层4，在Ag层上淀积的阻挡层5和最后的顶层6构成。在此例设计中，底层由TiOx构成。
图2示出涂层两个顺序层，底层3和Ag层4的真空涂层装置的示意剖视图。
这个装置由在传输方向7可见到的第一涂层室8构成，其中设置第一管状磁控管9。这个管状磁控管具有Ti的第一中空圆柱形靶10。为了在底层上淀积TiOx，在涂层过程中含有O2的反应气体供给到第一涂层室8，从而发生TiOx的反应涂层。
为了调节在第一涂层室8中需要的处理真空，第一泵室11与第一真空泵12排列在传送方向7。
为了淀积Ag层，设置第二涂层室13，其设有第二管状磁控管。第二管状磁控管14具有中空圆柱形的第二靶15，它由金属Ag构成。在此第二涂层室13中，用纯金属淀积Ag层4。
为了调节第二涂层室13的处理真空，在传送方向7设置第二泵室16，其设有第二真空泵17。
在两个涂层室8和13中的不同的涂层处理，即，在第一涂层室8中的反应处理和在第二涂层室13中的无反应的或部分反应的处理，在它们之间要求高的气体分离，即，带有高气体分离因子的气体分离。现在，这个高的气体分离能够通过带有第三泵真空19的第三泵室18取得，而气封能够通过传送路径20的级间泵压抽吸实现。
为了更好地比较根据图2所示的现有技术的处理和根据图3的本发明的处理，示出在革新的设计中真空涂层装置的部分，其同样地用于底层3和Ag层4的淀积。为了便于比较使用相同标记和说明。
该装置由在传送方向7可见的第一涂层室8构成，其中设置第一管状磁控管9。这个管状磁控管具有TiOx的原始中空圆柱形靶10。因为从第一靶10来的材料与底层3相同，为了淀积TiOx，底层是无反应地从第一靶10溅射的，即，主要在Ar气氛中溅射。
为了淀积Ag层，设置第二涂层室13，其设有第二管状磁控管14。第二管状磁控管14具有由金属Ag制成的中空的圆柱形第二靶15。在第二涂层室13中，用纯金属进行Ag层4的淀积。
为了调节在第一涂层室8和第二涂层室13中需要的处理真空，在第一涂层室8和第二涂层室13之间设置第四泵室20。该第四泵室由分隔壁21分成第一真空腔22和第二真空腔23。第一真空腔22与第一涂层室13和第一真空泵12连接，第二真空腔23与第二涂层室13和第二真空泵17连接。
因为依照本发明靶10和15的材料与产生层使用的相同，无反应或部分反应涂层处理能够在两个室8和13中进行，能够省略气封，因为通过流阻24进行的静气体分离足够分开分压。
在图4中，示出第二例子的设计。其中层系统1由基片2上的底层3，其上的Ag层4，和顶层6构成。底层3和顶层6是这样构成的，它们由各分层构成。因此底层3由TiOx下分层25，和ZnOx:AlOx的上分层26构成。相似地，顶层由ZnOx:AlOx的下分层27和NbOx的上分层28构成。能够由导电化学计量或亚化学计量化合物制得的靶10，15部分反应或无反应淀积所有分层，其允许在之间没有气封之下顺序排列涂层室。
参考标记列表
1层系统
2基片
3底层
4Ag层
5阻挡层
6顶层
7传送方向
8第一涂层室
9第一管状磁控管
10第一靶(图2中为Ti，图3中为TiOx)
11第一泵室
12第一真空泵
13第二涂层室
14第二管状磁控管
15第二靶
16第二泵室
17第二真空泵
18第三泵室
19第三真空泵
20第四泵室
21分隔壁
22第一真空腔
23第二真空腔
24流阻
25底层的下分层
26底层的上分层
27顶层的下分层
28顶层的上分层

Claims (17)

1.一种连续涂层具有包括多个分层的旋光层系统的平基片的装置，其中排列传送装置，用于在一个传送方向传送所述基片，并且所述装置分成在传送方向中顺序设置的各个室，使得排列带有磁控管的涂层室用于淀积各分层，所述涂层室设有靶，所述涂层室设置有真空泵，用于彼此分开的抽空，其特征在于：
为了彼此在另一个的顶上淀积至少两个分层(3；4)，与传送方向相应的顺序涂层室(8)的磁控管(9；14)上的靶(10；15)由要产生的层的材料制造，并且
涂层室(8；13)直接装设真空泵(12；17)且涂层室(8；13)直接彼此连接，或者设置泵室(11；16；20)，其装设有真空泵(12；17)，从而各泵室(11；16；20)中任何一个设置在传送方向的涂层室(8；13)前，涂层室(8；13)之间和涂层室(8；13)后，以及
两个涂层室(8；13)经由流阻彼此连接，而避免它们之间的气封。
2.如权利要求1的装置，其中靶(10)由导电的化学计量或亚化学计量化合物构成。
3.如权利要求1或2的装置，其特征在于：位于两个涂层室之间的泵室(20)设置有用于涂层室(8)的真空泵(12)，和用于涂层室(13)的与第一真空泵(12)真空分开的第二真空泵(17)。
4.如权利要求1或3的装置，其特征在于：通过流阻(24)的气体分离因子小于20。
5.如权利要求1-4之一的装置，其特征在于：通过流阻(24)的气体分离因子小于10。
6.如权利要求1-5之一的装置，其特征在于：通过流阻(24)的气体分离因子在5到10之间。
7.如权利要求1-6之一的装置，其特征在于：所述靶(10)由TiOx构成。
8.如权利要求1-7之一的装置，其特征在于：所述靶(10)由ZnOx:AlOx构成。
9.如权利要求1-8之一的装置，其特征在于：所述靶(10)由NbOx构成。
10.如权利要求1-9之一的装置，其特征在于：所述磁控管(9；14)设计带有靶(10；15)，其作为管状磁控管(9；14)是由产生层的材料制的。
11.一种连续涂层带有旋光层系统的平基片的方法，所述系统包括多个分层，其中基片在传送方向被引导通过所述装置的几个室，从而能够在各(顺序)涂层室的任何一个中淀积各分层的至少一部分，其特征在于：从各分层(3；4)的材料制造的靶(10；15)部分反应或无反应地淀积直接顺序的分层中的至少两个(3；4)，和能够通过流阻设置在用于涂层顺序分层的所述涂层室之间的气体分离因子。
12.如权利要求11的方法，其特征在于：从导电化学计量或亚化学计量化合物淀积各分层(3；4)。
13.如权利要求11或12的方法，其特征在于：顺序对基片涂层：底层(3)，其由电介质层构成；反射层(4)，其带有任选的下和上阻挡层(5)；和顶层(6)，其由电介质分层构成，从而从导电化学计量或亚化学计量化合物淀积靶(10)的底层的电介质分层。
14.如权利要求13的方法，其特征在于：顶层(6)的电介质分层从由导电的化学计量或亚化学计量化合物制造的靶淀积。
15.如权利要求11-14之一的方法，其特征在于：通过流阻(24)的气体分离因子小于20。
16.如权利要求11-15之一的方法，其特征在于：通过流阻(24)的气体分离因子小于10。
17.如权利要求11-16之一的方法，其特征在于：通过流阻(24)的气体分离因子在5到10之间。
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