DE102013110328A1 - Coating arrangement and method for operating a coating arrangement - Google Patents
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Abstract
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichtungsanordnung (400) aufweisen: einen Prozessierbereich (402); eine Beschichtungseinrichtung, eingerichtet zum Bereitstellen eines Beschichtungsmaterials zum Beschichten eines sich in dem Prozessierbereich (402) befindlichen Substrats (414); und eine Transportvorrichtung (100) zum Transportieren des Substrats (414) durch den Prozessierbereich (402) hindurch, wobei die Transportvorrichtung (100) aufweist: eine Transportrolle (102), wobei die Transportrolle (102) eine Magnetanordnung (104) zum Bereitstellen eines Magnetfelds außerhalb der Transportrolle (102) aufweist; und wobei die Transportrolle (102) derart angeordnet ist, dass das Magnetfeld in dem Prozessierbereich (402) bereitgestellt ist.According to various embodiments, a coating arrangement (400) may include: a processing area (402); a coating device configured to provide a coating material for coating a substrate (414) located in the processing region (402); and a transport device (100) for transporting the substrate (414) through the processing area (402), the transport device (100) comprising: a transport roller (102), the transport roller (102) including a magnet assembly (104) for providing a magnetic field outside the transport roller (102); and wherein the transport roller (102) is arranged such that the magnetic field is provided in the processing area (402).
Description
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Beschichtungsanordnung.The invention relates to a coating arrangement and a method for operating a coating arrangement.
Im Allgemeinen können verschiedene Beschichtungsverfahren zum Herstellen von dünnen Schichten auf entsprechend geeigneten Substraten zum Einsatz kommen. Chemische Gasphasenabscheidungsprozesse (CVD, oder CVD-Prozesse) können in Ihrer Wirkung und Funktion modifiziert werden, beispielsweise indem ein Plasma in einem Bereich bereitgestellt wird, in dem die Beschichtung des Substrats stattfindet, wobei solche Prozesse zu der plasmaverstärkten chemischen Gasphasenabscheidung zugeordnet sind (PECVD, oder PECVD-Prozesse). Dabei kann ein Plasma mittels Mikrowellenstrahlung (µW-PECVD) und/oder mittels einer Hochfrequenz-(HF)-Anregung erzeugt werden. Das Einkoppeln der Mikrowellenstrahlung kann über Hornantennen, λ/4 Antennen, Plasmalinequellen (Single Plasmalinequellen oder Duo Plasmalinequellen) erfolgen. Chemische Gasphasenabscheidungsprozesse (CVD-Prozesse, PECVD-Prozesse, µW-PECVD-Prozesse) können eine ungerichtete Abscheidung des Materials aufweisen, beispielsweise mit einer 1/r2-Abhängigkeit um die Plasmazone herum.In general, various coating methods can be used for producing thin layers on correspondingly suitable substrates. Chemical vapor deposition processes (CVD, or CVD processes) may be modified in their effect and function, for example, by providing a plasma in an area where the coating of the substrate takes place, such processes being associated with plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD, PECVD). or PECVD processes). In this case, a plasma can be generated by means of microwave radiation (μW-PECVD) and / or by means of a high-frequency (HF) excitation. The coupling of the microwave radiation can be done via horn antennas, λ / 4 antennas, plasmaline sources (single plasmaline sources or duo plasmaline sources). Chemical vapor deposition processes (CVD processes, PECVD processes, μW-PECVD processes) may include undirected deposition of the material, for example, with a 1 / r 2 dependence around the plasma zone.
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, dass ein Magnetfeld zur Plasmabündelung in unmittelbarer Nähe eines zu beschichtenden Substrats erzeugt werden kann, indem eine Magnetanordnung in mindestens eine Transportrolle, welche zum Transportieren des Substrats benötigt wird, integriert wird, so dass ein Magnetfeld (z.B. ein ortsfestes Magnetfeld) oberhalb der Transportrolle und somit auch oberhalb der zu beschichtenden Oberfläche des transportierten Substrats bereitgestellt sein kann.One aspect of various embodiments can be clearly seen in that a magnetic field for plasma bundling in the immediate vicinity of a substrate to be coated can be produced by integrating a magnet arrangement in at least one transport roller, which is required for transporting the substrate, so that a magnetic field ( Eg a stationary magnetic field) above the transport roller and thus also above the surface to be coated of the transported substrate may be provided.
Ferner kann ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen anschaulich darin gesehen werden, eine Beschichtungsanordnung bereitzustellen, so dass ein Mikrowellenplasma innerhalb einer Vakuumprozesskammer erzeugt werden kann, wobei der Prozessdruck in der Vakuumprozesskammer auf einen Bereich von kleiner als beispielsweise ungefähr 5 Pa beschränkt sein kann. Mit anderen Worten kann das Magnetfeld, welches mittels der innerhalb der Transportrolle bereitgestellten Magnetanordnung erzeugt werden kann, eine mikrowellenplasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (µW-PECVD) ermöglichen, so dass die mikrowellenplasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung in einer Durchlaufbeschichtungsanlage (In-Line-Beschichtungsanlage) durchgeführt werden kann, wobei der Prozessdruck in der Durchlaufbeschichtungsanlage auf einen Bereich von kleiner als ungefähr 5 Pa beschränkt sein kann.Further, an aspect of various embodiments may be illustratively provided by providing a coating arrangement such that a microwave plasma may be generated within a vacuum processing chamber, wherein the process pressure in the vacuum processing chamber may be limited to a range of less than, for example, about 5 Pa. In other words, the magnetic field that can be generated by means of the magnet arrangement provided within the transport roller, enable a microwave plasma-assisted chemical vapor deposition (μW-PECVD), so that the microwave plasma-assisted chemical vapor deposition in a continuous coating plant (in-line coating system) can be performed, wherein the process pressure in the continuous coating plant can be limited to a range of less than about 5 Pa.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transportvorrichtung für eine Beschichtungsanordnung Folgendes aufweisen: eine Transportrolle; wobei die Transportrolle eine Magnetanordnung aufweisen kann, zum Bereitstellen eines Magnetfelds außerhalb der Transportrolle. Ferner kann eine Transportvorrichtung für eine Beschichtungsanordnung mehrere Transportrollen aufweisen; wobei die mehreren Transportrollen jeweils eine Magnetanordnung aufweisen können, zum Bereitstellen eines Magnetfelds außerhalb der entsprechenden Transportrolle; oder wobei zumindest eine der mehreren Transportrollen eine Magnetanordnung aufweisen kann, so dass ein Magnetfeld außerhalb der Transportrolle bereitgestellt werden kann.According to various embodiments, a transport device for a coating arrangement may comprise: a transport roller; wherein the transport roller may comprise a magnet assembly for providing a magnetic field outside the transport roller. Furthermore, a transport device for a coating arrangement can have a plurality of transport rollers; wherein the plurality of transport rollers may each comprise a magnet assembly for providing a magnetic field outside the corresponding transport roller; or wherein at least one of the plurality of transport rollers may include a magnet assembly so that a magnetic field may be provided outside the transport roller.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichtungsanordnung aufweisen: einen Prozessierbereich; eine Beschichtungseinrichtung, eingerichtet zum Bereitstellen eines Beschichtungsmaterials zum Beschichten eines sich in dem Prozessierbereich befindlichen Substrats; und eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Substrats (
Ferner kann die Magnetanordnung in die Transportrolle integriert sein. Ferner kann die Magnetanordnung in die Transportrolle integriert sein, wobei die Magnetanordnung von mindestens einer drehbar gelagerten Struktur umgeben sein kann.Furthermore, the magnet arrangement can be integrated in the transport roller. Furthermore, the magnet arrangement can be integrated in the transport roller, wherein the magnet arrangement can be surrounded by at least one rotatably mounted structure.
Ferner kann die Magnetanordnung derart eingerichtet sein, dass diese ein ortsfestes Magnetfeld außerhalb der Transportrolle erzeugen kann. Mit anderen Worten kann ein Teil oder Abschnitt der Transportrolle beispielsweise drehbar gelagert sein, wobei die Magnetanordnung ortsfest oder unbeweglich eingerichtet und angeordnet sein kann.Furthermore, the magnet arrangement can be set up such that it can generate a stationary magnetic field outside the transport roller. In other words, a part or section of the transport roller, for example, be rotatably mounted, wherein the magnet assembly can be arranged and arranged stationary or immovable.
Ferner kann die Magnetanordnung derart eingerichtet sein, dass die Magnetanordnung ein homogenes Magnetfeld entlang der Länge der Transportrolle erzeugt.Furthermore, the magnet arrangement can be set up such that the magnet arrangement generates a homogeneous magnetic field along the length of the transport roller.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichtungsanordnung Folgendes aufweisen: einen Prozessierbereich; eine Transportvorrichtung, wie hierin beschrieben ist, zum Transportieren eines Substrats durch den Prozessierbereich hindurch, wobei die Transportrolle derart eingerichtet sein kann, dass das Magnetfeld innerhalb des Prozessierbereichs bereitgestellt ist.According to various embodiments, a coating arrangement may include: a processing area; a transport apparatus as described herein for transporting a substrate through the processing area, wherein the transport roller may be configured such that the magnetic field is provided within the processing area.
Ferner kann die Magnetanordnung derart eingerichtet und angeordnet sein, dass die Magnetanordnung ein homogenes Magnetfeld entlang einer Richtung quer zur Transportrichtung des durch den Prozessierbereich hindurch transportierten Substrats erzeugen kann. Die Magnetanordnung kann derart eingerichtet sein, dass das Magnetfeld im Wesentlichen homogen entlang der Länge der Transportrolle bereitgestellt wird. Die Magnetanordnung kann ferner derart eingerichtet sein, dass das Magnetfeld homogen entlang einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung des Substrats verteilt sein kann. Ferner kann ein entsprechendes homogenes Magnetfeld dadurch erzeugt werden, dass die Magnetanordnung eine Symmetrie entlang der Länge der Transportrolle aufweist. Furthermore, the magnet arrangement can be set up and arranged such that the magnet arrangement can generate a homogeneous magnetic field along a direction transverse to the transport direction of the substrate transported through the processing area. The magnet assembly may be configured such that the magnetic field is provided substantially homogeneously along the length of the transport roller. The magnet arrangement can furthermore be set up such that the magnetic field can be homogeneously distributed along a direction substantially perpendicular to the transport direction of the substrate. Furthermore, a corresponding homogeneous magnetic field can be generated in that the magnet arrangement has a symmetry along the length of the transport roller.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsanordnung ferner Folgendes aufweisen: eine Quelle zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung, und eine Gaszuführung zum Bereitstellen eines Reaktionsgases in dem Prozessierbereich, so dass mittels der Mikrowellenstrahlung ein Plasma in dem von der Magnetanordnung erzeugten Magnetfeld in dem Prozessierbereich bereitgestellt werden kann.According to various embodiments, the coating arrangement may further comprise: a source for generating microwave radiation, and a gas supply for providing a reaction gas in the processing area, so that by means of the microwave radiation, a plasma can be provided in the magnetic field generated by the magnet arrangement in the processing area.
Ferner kann die Quelle zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung mindestens eine Duo-Plasmaline-Quelle oder mindestens eine Hornantenne aufweisen.Furthermore, the source for generating microwave radiation may comprise at least one duo-plasmaline source or at least one horn antenna.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsanordnung ferner eine Kühlanordnung zum Kühlen der Magnetanordnung und/oder der mindestens einen Transportrolle aufweisen.According to various embodiments, the coating arrangement may further comprise a cooling arrangement for cooling the magnet arrangement and / or the at least one transport roller.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben einer Beschichtungsanordnung, wie hierin beschrieben, Folgendes aufweisen: das Transportieren eines Substrats mittels der Transportvorrichtung durch den Prozessierbereich hindurch; und das Beschichten einer dem Prozessierbereich zugewandten Oberfläche des durch den Prozessierbereich hindurch transportierten Substrats.According to various embodiments, a method of operating a coating arrangement as described herein may include: transporting a substrate through the processing area by the transport device; and coating a processing area facing surface of the substrate transported through the processing area.
Das Beschichten des Substrates kann ferner das Einleiten eines Precursors in den Prozessierbereich und das Erzeugen von Mikrowellenstrahlung in dem Prozessierbereich aufweisen.The coating of the substrate may further include introducing a precursor into the processing area and generating microwave radiation in the processing area.
Ferner kann das Beschichten des Substrates mittels eines Plasmas erfolgen, welches mittels des Precursors und der Mikrowellenstrahlung in dem von der Magnetanordnung erzeugten Magnetfeld, oberhalb der dem Prozessierbereich zugewandten Oberfläche des durch den Prozessierbereich hindurch transportierten Substrats, erzeugt werden kann.Furthermore, the coating of the substrate can be effected by means of a plasma which can be generated by means of the precursor and the microwave radiation in the magnetic field generated by the magnet arrangement, above the surface of the substrate transported through the processing area facing the processing area.
Ferner kann der Precursor ein Reaktivgas sein oder ein Reaktivgas aufweisen.Furthermore, the precursor can be a reactive gas or have a reactive gas.
Ferner kann das Einleiten des Precursors in die Vakuumprozesskammer derart erfolgen, dass ein Prozessdruck innerhalb der Vakuumprozesskammer und/oder innerhalb des Prozessierbereichs kleiner als 5 Pa sein kann.Furthermore, the introduction of the precursor into the vacuum process chamber can take place such that a process pressure within the vacuum process chamber and / or within the processing region can be less than 5 Pa.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können eine Beschichtungsanordnung und ein Beschichtungsverfahren bereitgestellt sein oder werden, so dass ein großflächiges Abscheiden funktioneller Schichten, beispielsweise Bewitterungsschutzschichten, mittels mikrowellenangeregter PECVD in einer Durchlaufbeschichtungsanlage (In-Line-PVD/CVD-Anlage) erfolgen kann. Ferner kann das Abscheiden mit einer hohen Rate, z.B. von mehr als ungefähr 200nm m/min, erfolgen. Ferner können, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, eine Beschichtungsanordnung und ein Beschichtungsverfahren bereitgestellt sein oder werden, so dass eine lange Standzeit realisiert werden kann, beispielsweise eine lange Betriebsdauer der Beschichtungsanordnung ohne unerwünschte Unterbrechung.According to various embodiments, a coating arrangement and a coating method may or may not be provided such that large-area deposition of functional layers, for example weathering protective layers, may be accomplished by microwave-excited PECVD in a continuous coating (in-line PVD / CVD) facility. Furthermore, the deposition can be done at a high rate, e.g. greater than about 200nm m / min. Furthermore, according to various embodiments, a coating arrangement and a coating method can be or are provided so that a long service life can be realized, for example a long service life of the coating arrangement without undesired interruption.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, die Teil dieser bildet und in der zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawing which forms a part hereof and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung verwendet. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both a direct and indirect connection, a direct or indirect connection, and a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
Zum Beschichten von Substraten oder Trägern mit einer großen Oberfläche, z.B. mit einer Oberfläche mit einer Größe im Quadratmeterbereich, kann eine Beschichtungsanlage als eine Durchlaufbeschichtungsanlage, eine sogenannte In-Line-Anlage, eingerichtet sein, wobei ein Substrat oder ein Träger auf Transportrollen durch den Beschichtungsbereich geführt werden kann.For coating substrates or substrates with a large surface area, e.g. with a surface of a size in the square meter range, a coating plant can be configured as a continuous coating plant, a so-called in-line plant, wherein a substrate or a carrier can be guided on transport rollers through the coating area.
Dabei kann ein bestimmter Prozessdruck für das Beschichten innerhalb des Prozessierbereichs einer Beschichtungsanlage (z.B. einer In-Line-Beschichtungsanlage) nötig sein, wobei sich beispielsweise der Prozessdruck nicht beliebig in der Beschichtungsanlage einstellen lassen kann. Beispielsweise kann ein CVD-Prozess und/oder eine PECVD-Prozess einen bestimmten Prozessdruck für das Beschichten oder beispielsweise für das Zünden des Plasmas benötigen. Für gewöhnlich kann in einer In-Line-Beschichtungsanlage ein Prozessdruck in einem Bereich von ungefähr 10–3 Pa bis ungefähr 4 Pa bereitgestellt werden oder bereitgestellt sein. Dabei kann der Prozessdruck aufgrund der Konstruktion der In-Line-Beschichtungsanlage oder aufgrund der geeigneten Betriebsparameter für das Beschichten mittels der In-Line-Beschichtungsanlage eingeschränkt sein. Für einen Prozessdruck in einem Prozessierbereich einer Beschichtungsanlage von unter ungefähr 5 Pa kann beispielsweise ein Plasma für ein PECVD-Verfahren nicht zünden, so dass beispielsweise für µW-PECVD (z.B. für ein mikrowellenunterstütztes CVD-Verfahren) ein Prozessdruck in einem Bereich von größer als ungefähr 5 Pa oder größer als ungefähr 10 Pa benötigt sein kann. Für partiell unterschiedliche Drücke kann innerhalb einer In-Line-Beschichtungsanlage eine Gasseparation zum Einsatz kommen.In this case, a specific process pressure for the coating within the processing area of a coating installation (eg an in-line coating installation) may be necessary, wherein, for example, the process pressure can not be set arbitrarily in the coating installation. For example, a CVD process and / or a PECVD process may require a certain process pressure for coating or, for example, for igniting the plasma. Usually, in an in-line coater, a process pressure in a range of about 10 -3 Pa to about 4 Pa may be provided or provided. In this case, the process pressure due to the design of the in-line coating system or due to the appropriate operating parameters for coating by means of the in-line coating system may be limited. For a process pressure in a processing area of a coating line of less than about 5 Pa, for example, a plasma for a PECVD process can not ignite, so that, for example, for μW-PECVD (eg for a microwave assisted CVD process), a process pressure in a range of greater than about 5 Pa or greater than about 10 Pa may be needed. For partially different pressures, a gas separation can be used within an in-line coating system.
Ferner kann das Plasma für ein PECVD-Verfahren auch mittels einer Hochfrequenz (HF; z.B. 13,56 MHZ) gezündet werden, wobei dazu jedoch Elektroden über dem Substrat erforderlich sein können, was Nachteile mit sich bringen kann, vor allem für das Abscheiden elektrisch nichtleitender Schichten.Furthermore, the plasma for a PECVD method can also be ignited by means of a high frequency (HF, eg 13.56 MHz), but for this purpose electrodes over the substrate may be required, which may entail disadvantages, especially for the deposition of electrically non-conductive Layers.
Ferner kann es schwierig sein, breite Substrate, z.B. mit einer Breite von ungefähr 2 m bis ungefähr 4 m mittels Standardverfahren homogen zu beschichten.Furthermore, it can be difficult to prepare broad substrates, e.g. with a width of about 2 m to about 4 m by standard method homogeneous coating.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Beschichtungsanordnung eine Breitenskalierung eines Beschichtungsprozesses (z.B. eines PECVD-Prozesses, bzw. eines µW-PECVD-Prozesses) mit hoher Beschichtungsrate ermöglichen. Dabei kann beispielsweise die Breitenskalierung dadurch erfolgen, dass mittels eines entsprechenden Magnetfeldes das erzeugte Mikrowellenplasma über die gesamte Substratbreite homogenisiert wird, so dass die Homogenität des Beschichtungsprozesses (oder die Homogenität der abgeschiedenen Schicht, beispielsweise die Homogenität der Schichtdicke) nicht direkt mit der Homogenität der erzeugten Mikrowellenstrahlung korreliert ist. Ferner kann mittels eines Magnetfelds aufgrund der Plasmabündelung in Substratnähe und aufgrund der hohen Plasmadichte eine hohe Abscheiderate bei einem niedrigen Gasdruck innerhalb des Prozessierbereichs erreicht werden, wobei die Plasmadichte die Effektivität und/oder die Effizienz der Fragmentierung des Precursors beeinflussen kann, sowie die Aktivierung des Reaktivgases (beispielsweise Sauerstoffs). Ferner kann die Plasmadichte bei einem niedrigen Prozessgasdruck innerhalb des Prozessierbereichs aufgrund des erzeugten Magnetfelds erhöht sein.According to various embodiments, the coating arrangement described herein may allow for a broad scaling of a coating process (eg, a PECVD process, or a μW-PECVD process) at a high deposition rate. In this case, for example, the width scaling can be effected by homogenizing the generated microwave plasma over the entire width of the substrate by means of a corresponding magnetic field, so that the homogeneity of the coating process (or the homogeneity of the deposited layer, for example the homogeneity of the layer thickness) does not directly produce the homogeneity of the Microwave radiation is correlated. Furthermore, by means of a magnetic field due to the plasma bundling close to the substrate and due to the high plasma density, a high deposition rate can be achieved at a low gas pressure within the processing region, the plasma density Effectiveness and / or the efficiency of the fragmentation of the precursor can influence, as well as the activation of the reactive gas (for example, oxygen). Further, the plasma density may be increased at a low process gas pressure within the processing area due to the generated magnetic field.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Streubeschichtung in unerwünschte Bereiche der Vakuumprozesskammer verringert werden, da mittels des Magnetfeldes die Materialabscheidung auf die Oberfläche des Substrats forciert werden kann. Somit kann die Partikelbildung in Bereichen fern von der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats reduziert werden, beispielsweise kann die Flitterbildung von Sekundärabscheidungen reduziert werden, wodurch die Standzeit der Beschichtungsanlage im Betrieb verlängert sein kann. Ferner kann eine extensive Schichtakkumulation hinter dem Substrat vermieden werden.According to various embodiments, the scattering coating can be reduced to undesired areas of the vacuum processing chamber, since by means of the magnetic field the material deposition can be forced onto the surface of the substrate. Thus, particle formation in areas remote from the surface of the substrate to be coated can be reduced, for example, the spotting of secondary precipitates can be reduced, thereby prolonging the life of the coating plant during operation. Furthermore, extensive layer accumulation behind the substrate can be avoided.
Wie in
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Magnetanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transportrolle
Ferner kann die Transportrolle
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transportrolle
Ferner kann eine Transportvorrichtung
Ferner kann die Transportvorrichtung
In dem Fall, dass die Transportvorrichtung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Transportrollen
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transportrolle
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Transportrollen
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transportrolle
Ferner kann die Magnetanordnung in eine Kühlwalze integriert sein.Furthermore, the magnet arrangement can be integrated in a cooling roller.
Wie in
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transportrolle
Wie in
Wie in
Ferner kann die Magnetanordnung
Ferner kann die Magnetanordnung
Wie in
Wie in der
Die Magnetanordnung
Die Magnetanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transportrolle
Das Kühlen der Magnetanordnung
Ferner können die Magnetanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetanordnung
Wie in
Ferner kann die Transportrolle
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Transportrollen
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Durchmesser
Ferner kann der Durchmesser
Wie in
Das Magnetfeld kann das Substrat
Wie in
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels der Vakuumprozesskammer
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann innerhalb des Prozessierbereichs
Das Mikrowellenplasma kann beispielsweise aufgrund der Magnetfeldkonfiguration innerhalb eines Bereichs
Das Mikrowellenplasma kann beispielsweise mittels einer Hornantenne
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Plasma innerhalb des Bereichs
Das Plasma in dem Bereich
Der Gasdruck des Reaktionsgases, oder des Precursors, innerhalb des Prozessierbereichs kann dynamisch eingestellt sein oder werden.The gas pressure of the reaction gas, or of the precursor, within the processing area can be or be adjusted dynamically.
Die Beschichtungsanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat
Ferner kann sich das mittels der Magnetanordnung
Das Verfahren
Wie bereits beschrieben, kann das Beschichten des Substrates
Ferner kann das Einleiten des Precursors in die Vakuumprozesskammer dynamisch gesteuert und/oder geregelt werden, so dass ein Prozessdruck innerhalb der Vakuumprozesskammer und/oder innerhalb des Prozessierbereichs von kleiner als 5 Pa bereitgestellt werden kann.Furthermore, the introduction of the precursor into the vacuum process chamber can be dynamically controlled and / or regulated, so that a process pressure within the vacuum process chamber and / or within the processing range of less than 5 Pa can be provided.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels der hierin beschriebenen Beschichtungsanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels der hierin beschriebenen Beschichtungsanordnung oder einem entsprechend angepassten Beschichtungsverfahren eine Homogenisierung des Plasmas über die gesamte Substratbreite unabhängig von der Homogenität der Mikrowelleneinspeisung erfolgen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hohe Plasmadichte eine effektive Fragmentierung des Precursors und Aktivierung des Reaktivgases (beispielsweise Sauerstoff) ermöglichen; und somit kann eine hohe Abscheiderate ermöglicht werden. Ferner kann eine Erhöhung der Plasmadichte bei niedrigen Prozessgasdrücken erreicht werden. Des Weiteren kann eine Bündelung der Plasmadichte in Substratnähe erfolgen, so dass beispielsweise eine Verringerung von Streubeschichtung und Partikelbildung außerhalb des Substrates realisiert werden kann. Ferner kann eine extensive Schichtakkumulation hinter dem Substrat vermieden werden.According to various embodiments, by means of the coating arrangement described here or a suitably adapted coating method, homogenization of the plasma over the entire width of the substrate can take place independently of the homogeneity of the microwave feed. According to different In embodiments, the high plasma density may allow effective fragmentation of the precursor and activation of the reactive gas (eg, oxygen); and thus, a high deposition rate can be enabled. Furthermore, an increase in the plasma density can be achieved at low process gas pressures. Furthermore, a concentration of the plasma density in the vicinity of the substrate can take place, so that, for example, a reduction of scattering coating and particle formation outside the substrate can be realized. Furthermore, extensive layer accumulation behind the substrate can be avoided.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann aufgrund des Magnetfeldes (z.B. derart eingerichtet, dass eine umlaufend geschlossenen Nulllinie des Magnetfelds bereitgestellt wird (eine sogenannte „race track“ Anordnung)), welches mittels einer Magnetanordnung hinter dem Substrat entlang der gesamten Breite des Substrats bereitgestellt sein kann, eine Homogenisierung des Plasmas erfolgen, wobei das Plasma über die gesamte Substratbreite innerhalb des Prozessierbereichs („race track“) verteilt werden kann, und wobei die Verteilung des Plasmas weitgehend unabhängig von der Einspeisungsverteilung der Mikrowellenleistung sein kann. Mittels der Magnetanordnung kann ein Magnetfeld bereitgestellt werden, welches die Elektronen in dem Magnetfeld auf einer geschlossenen (umlaufenden) Bahn führen kann, so dass damit eine Plasmaanregung in der Nähe der Transportrolle unterstützt sein kann oder werden kann.According to various embodiments, due to the magnetic field (eg, arranged such that a circumferentially closed zero line of the magnetic field is provided (a so-called "race track" arrangement)) which can be provided behind the substrate along the entire width of the substrate by means of a magnet arrangement Homogenization of the plasma can be carried out, wherein the plasma can be distributed over the entire substrate width within the processing area ("race track"), and wherein the distribution of the plasma can be largely independent of the feed distribution of the microwave power. By means of the magnet arrangement, a magnetic field can be provided which can guide the electrons in the magnetic field in a closed (circulating) path, so that plasma excitation in the vicinity of the transport roller can or may be assisted.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein starkes, balanciertes Magnetfeld mit einem geringen Abstand hinter dem Substrat bereitgestellt werden, so dass eine hohe Plasmadichte und effektive Fragmentierung zu einem hohen Nutzungsgrad und einer hohen Beschichtungsrate führen können. Ferner kann dadurch eine effektive Bündelung von Sekundärelektronen erfolgen, so dass ein dichtes Plasma (z.B. unbalanciert) bei niedrigem Druck bereitgestellt werden kann. Ferner kann das Magnetfeld mittels der Magnetanordnung derart bereitgestellt sein oder werden, dass die höchste Plasmadichte direkt an der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats sein kann und somit eine Verringerung der Streuschichtdicke für eine hohe Standzeit sorgen kann.According to various embodiments, a strong, balanced magnetic field can be provided with a short distance behind the substrate so that high plasma density and effective fragmentation can lead to a high efficiency and a high deposition rate. Further, this can be effective in the bundling of secondary electrons so that dense plasma (e.g., unbalanced) can be provided at low pressure. Furthermore, the magnetic field can be provided by means of the magnet arrangement in such a way that the highest plasma density can be directly at the surface of the substrate to be coated and thus a reduction of the scattering layer thickness can ensure a long service life.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Platzierung der Magnetanordnung in einer oder mehrerer Transportrollen erfolgen. Somit kann eine Behinderung des Substrattransports bei Akkumulation von Schichten hinter dem Substrat vermieden werden, da ein Beschichten eines Bereichs hinter dem Substrat durch beispielsweise Substratlücken hindurch reduziert werden kann. Ferner kann sich, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, die Möglichkeit der Substratheizung ergeben, falls eine Kühlung implementiert ist.According to various embodiments, the placement of the magnet assembly may be in one or more transport rollers. Thus, obstruction of substrate transport upon accumulation of layers behind the substrate can be avoided since coating of an area behind the substrate can be reduced by, for example, substrate gaps. Furthermore, according to various embodiments, the possibility of substrate heating may result if cooling is implemented.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine großflächige Abscheidung ermöglicht werden, beispielsweise über die gesamte Breite des Substrats, z.B. über eine Breite in einem Bereich von ungefähr 2 m bis ungefähr 4 m.According to various embodiments, a large area deposition may be enabled, for example over the entire width of the substrate, e.g. over a width in a range of about 2 m to about 4 m.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Abscheiden einer Schicht auf der Oberfläche eines Substrats mit hoher Rate ermöglicht werden, beispielsweise mit einer Abscheiderate in einem Bereich von ungefähr 200 nm m/min oder mit einer Abscheiderate von mehr als ungefähr 200 nm m/min.According to various embodiments, deposition of a layer on the surface of a substrate may be allowed at a high rate, for example, at a deposition rate in a range of approximately 200 nm / min or at a deposition rate greater than approximately 200 nm / min.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Abscheiden einer Schicht auf der Oberfläche eines Substrats mittels mikrowellenangeregter PECVD ermöglicht werden, beispielsweise kann das Abscheiden bei einem Gasdruck von ungefähr 5 Pa erfolgen, oder beispielsweise bei einem Gasdruck in einem Bereich kleiner als ungefähr 5 Pa.According to various embodiments, deposition of a layer on the surface of a substrate may be facilitated by microwave excited PECVD, for example, deposition may be at a gas pressure of about 5 Pa, or, for example, at a gas pressure in a range less than about 5 Pa.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein großflächiges Abscheiden einer Schicht auf der Oberfläche eines Substrats mit hoher Rate ermöglicht werden, beispielsweise mit einer Abscheiderate in einem Bereich von ungefähr 200 nm m/min oder mit einer Abscheiderate von mehr als ungefähr 200 nm m/min. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein großflächiges Abscheiden mit hoher Rate mittels mikrowellenangeregter PECVD ermöglicht werden, beispielsweise kann das Abscheiden bei einem Gasdruck von ungefähr 5 Pa erfolgen, oder beispielsweise bei einem Gasdruck in einem Bereich kleiner als ungefähr 5 Pa.According to various embodiments, a large-area deposition of a layer on the surface of a substrate may be allowed at a high rate, for example, at a deposition rate in a range of about 200 nm m / min or at a deposition rate greater than about 200 nm m / min. According to various embodiments, large-scale high-rate deposition may be enabled by microwave-excited PECVD, for example, the deposition may be at a gas pressure of about 5 Pa or, for example, at a gas pressure in a range less than about 5 Pa.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transportrolle oder eine Mehrzahl von Transportrollen in einer horizontalen Vakuumbeschichtungsanlage (z.B. Glas-, Folien- oder Metallband-Beschichtungsanlagen) verwendet werden, wobei im Rohrinnenvolumen der jeweiligen Transportrolle eine Magnetfeldanordnung stationär angeordnet sein kann. Ferner kann die Magnetfeldanordnung einen in sich geschlossenen, umlaufenden magnetischen Ringspalt aufweisen („race track“ artig eingerichtet sein). Dazu kann beispielsweise an den Rollenenden ein Magnetfeld bereitgestellt sein oder werden (mittels der Magnetanordnung), so dass die Elektronen umgelenkt werden. Anschaulich gesehen kann das Magnetfeld der Rolle durch eine Anordnung von Magneten gleicher Polung „abgeschlossen“ werden, so dass Elektronen in dem Magnetfeld „eingeschlossen“ werden.According to various embodiments, a transport roller or a plurality of transport rollers may be used in a horizontal vacuum coating equipment (e.g., glass, foil, or metal strip coating equipment) wherein a magnetic field assembly may be stationarily disposed in the pipe interior volume of the respective transport roller. Furthermore, the magnetic field arrangement can have a self-contained, circumferential magnetic annular gap ("race track"). For this purpose, for example, a magnetic field can be provided at the roller ends or be (by means of the magnet arrangement), so that the electrons are deflected. Illustratively, the magnetic field of the roll can be "terminated" by an array of magnets of the same polarity, so that electrons are "trapped" in the magnetic field.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das auf der Transportrolle bewegte und/oder transportierte Substratmaterial von einem Ringspalt-Magnetfeld durchflutet werden, wobei die horizontale Magnetfeldstärke oder die magnetische Flussdichte in einem Bereich von mindestens ungefähr 10 mT liegen kann, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 mT bis ungefähr 300 mT. Dadurch kann in dieser Magnetfeldanordnung (bereitgestellt mittels der Transportvorrichtung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat auf der Transportrolle, welche die Magnetanordnung aufweist, aufliegen.According to various embodiments, the substrate may rest on the transport roller having the magnet assembly.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Mikrowellenantennen beispielsweise die Form eines Hohleiters aufweisen, sowie rinnenförmig, halbrohrförmig und/oder trichterförmig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Mikrowellenantennen beispielsweise mit 2,54 GHz betrieben werden, d.h. es kann eine Mikrowelle mit einer Frequenz von 2,54 GHz erzeugt werden, mit einer Wellenlänge entsprechend ungefähr 1cm. Ferner können die Mikrowellenantennen beispielsweise mit einer anderen Frequenz betrieben werden, z.B. eine Frequenz im Gigahertzbereich, beispielsweise 2,45 GHz.According to various embodiments, the microwave antennas may, for example, have the shape of a waveguide, and be channel-shaped, semi-tubular and / or funnel-shaped. For example, in accordance with various embodiments, the microwave antennas may be operated at 2.54 GHz, i. a microwave with a frequency of 2.54 GHz can be generated, with a wavelength corresponding to approximately 1 cm. Further, the microwave antennas may be operated, for example, at a different frequency, e.g. a frequency in the gigahertz range, for example 2.45 GHz.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Precursor (beispielsweise HMDSO, TM-DSO und/oder Silikonöle) das Beschichtungsmaterial aufweisen oder bereitstellen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die chemische Reaktion in der Gasphase über dem Substrat erfolgen (z.B. eine SiO2-Beschichtung).According to various embodiments, the precursor (eg, HMDSO, TM-DSO, and / or silicone oils) may include or provide the coating material. According to various embodiments, the chemical reaction may be in the gas phase over the substrate (e.g., a SiO 2 coating).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat aufgrund der im Vergleich zum HF-Sutter geringeren Amplitude der Mikrowelle geschont werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich höhere Abscheideraten als mit herkömmlichen PECVD-Prozessen erzielen lassen und bestenfalls neu geartete Schichten und Schichtsysteme erzeugen lassen, da die Aufspaltung der Gasmoleküle direkt im konzentrierten Plasma erfolgen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise auf Elektroden in Substratnähe (wie beim HF-Sputtern benötigt) verzichtet werden. Mittels der ausreichend hohen Plasmakonzentration am Substrat kann das Zünden des Plasmas bei einem Prozessdruck von weniger als 5 Pa erfolgen.According to various embodiments, the substrate may be spared due to the lower amplitude of the microwave compared to the RF Sutter. According to various embodiments, higher deposition rates can be achieved than with conventional PECVD processes and at best can generate new types of layers and layer systems, since the splitting of the gas molecules can take place directly in the concentrated plasma. According to various embodiments, for example, it is possible to dispense with electrodes in the vicinity of the substrate (as required in HF sputtering). By means of the sufficiently high plasma concentration on the substrate, the ignition of the plasma can take place at a process pressure of less than 5 Pa.
Ferner können die Transportvorrichtung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichtungsanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels einer Plasmaerzeugungsvorrichtung ein Plasma (
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels einer Beschichtungseinrichtung eine physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung durchgeführt werden. Die Beschichtungseinrichtung kann ein dampfförmiges Material bereitstellen zum Beschichten eines Substrats.According to various embodiments, a physical or chemical vapor deposition may be performed by means of a coating device. The coating device may provide a vaporous material for coating a substrate.
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