EP2294239A1 - Beschichtungsverfahren und vorrichtung mittels einer plasmagestützen chemischen reaktion - Google Patents

Beschichtungsverfahren und vorrichtung mittels einer plasmagestützen chemischen reaktion

Info

Publication number
EP2294239A1
EP2294239A1 EP09776618A EP09776618A EP2294239A1 EP 2294239 A1 EP2294239 A1 EP 2294239A1 EP 09776618 A EP09776618 A EP 09776618A EP 09776618 A EP09776618 A EP 09776618A EP 2294239 A1 EP2294239 A1 EP 2294239A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inlet
magnetron
layer
plasma
gas discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP09776618A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Fahland
Tobias Vogt
Steffen Günther
John Fahlteich
Waldemar SCHÖNBERGER
Alexander SCHÖNBERGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2294239A1 publication Critical patent/EP2294239A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C23C14/0057—Reactive sputtering using reactive gases other than O2, H2O, N2, NH3 or CH4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C23C14/0073—Reactive sputtering by exposing the substrates to reactive gases intermittently
    • C23C14/0078—Reactive sputtering by exposing the substrates to reactive gases intermittently by moving the substrates between spatially separate sputtering and reaction stations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/503—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using DC or AC discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for depositing a layer on a substrate, wherein the deposition process is based on a chemical reaction, which is assisted by a plasma
  • sputtering Another method of physical vapor deposition is sputtering.
  • a plasma is ignited before the coating material.
  • a suitable electrical wiring and the resulting electrical potential ratios result in ion bombardment of the coating material surface, which subsequently results in the leaching out of particles from the solid body composite leads (sputtering)
  • Sputtering can deposit relatively thin layers with high layer thickness precision and high density and strength.
  • a sputter-deposited layer strength is more of a hindrance, such as in optical system layer systems deposited on a flexible plastic substrate cracking in the material properties of the relatively soft and elastic plastic substrate toward the harder and inelastic layer system deposited by sputtering causes crack formation during use.
  • Significant differences in the thermal expansion coefficient increase this cracking under thermal stress
  • the coating material transferred into the gaseous state is distributed in the vacuum chamber and deposits not only on the surface of a substrate to be coated, but also on different surfaces within the vacuum chamber.
  • the coating material transferred into the gaseous state is distributed in the vacuum chamber and deposits not only on the surface of a substrate to be coated, but also on different surfaces within the vacuum chamber.
  • Another group of coating technologies is chemical vapor deposition.
  • a gaseous substance also called monomer
  • This gaseous substance can undergo chemical reactions that lead to layer formation (CVD - chemical vapor deposition).
  • CVD - chemical vapor deposition Such a chemical reaction can be triggered, for example, by high temperatures on the substrate or by plasma excitation.
  • PECVD Plasma enhanced chemical vapor deposition
  • PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • DE 10 2004 005 313 A1 a method is presented in which layers are deposited successively by sputtering and by PECVD.
  • the PECVD process is realized by a magnetron charge (also referred to as magnetron PECVD).
  • DE 10 2004 005 313 A1 describes an arrangement of two magnetrons which are operated alternately as the cathode and the anode.
  • the special feature of the method is that both processes operate in a comparable pressure range (0.1 Pa to 2 Pa), which allows a simultaneous operation and thus the continuous deposition of a multi-layer system.
  • Other sources, such as EP 0 815 283 B1 also describe arrangements with only one magnetron. In addition to the adjustment of the print area, these methods also have the advantage of comparatively simple scalability on large areas.
  • magnetron PECVD Another problem with the magnetron PECVD is the partial coverage of the electrodes with reaction material, which can lead to process instabilities (arcing). This problem also occurs when in a vacuum chamber only the magnetron PECVD and no other processes are operated.
  • the invention is therefore based on the technical problem of providing a method and an apparatus for depositing layers by means of a plasma-assisted chemical reaction, by means of which the disadvantages of the prior art can be overcome.
  • the method and apparatus should enable a higher proportion of the starting materials required for the chemical reaction to be converted by a chemical reaction and precipitated as a layer material.
  • apparatus and methods for the deposition of layers for layer systems with an optical function on flexible plastic substrates should be suitable.
  • a layer is deposited on a substrate by means of a plasma assisted chemical reaction by passing at least one chemical reaction feedstock through an inlet into a vacuum chamber, wherein the inlet is switched at least in the region of the inlet opening as an electrode of a gas discharge.
  • a plasma assisted chemical reaction by passing at least one chemical reaction feedstock through an inlet into a vacuum chamber, wherein the inlet is switched at least in the region of the inlet opening as an electrode of a gas discharge.
  • the inlet direction of the inlet material passed through the inlet is oriented perpendicular to the substrate surface to be coated or at an angular deviation from the vertical in a range of ⁇ 10 °.
  • the angular deviation from the vertical is not more than ⁇ 20 °.
  • an advantage of methods and devices according to the invention is that a plasma is generated in the immediate vicinity of the inlet opening of chemical reaction starting materials by switching the inlet at least in the region of the inlet opening as the electrode of a gas discharge.
  • an electrically conductive object is connected in the immediate vicinity of the inlet opening as the electrode of the gas discharge. This may be necessary, for example, if the inlet in the region of the inlet opening is not electrically conductive.
  • an auxiliary electrode positioned directly at the inlet opening may be connected as an electrode of the gas discharge.
  • the inlet may be connected as an anode or as a cathode of the gas discharge.
  • a magnetron is used to generate the plasma.
  • layers for layer systems with optical function can advantageously be deposited on flexible plastic substrates, for example.
  • a layer system comprises a layer sequence in which layers with a high refractive index and layers with a low refractive index
  • a magnetron switched as a cathode is used to generate a plasma, wherein the inlet is connected as an anode of the gas discharge.
  • the magnetron can be operated with a DC power supply or a pulsed DC power supply.
  • the magnetron and inlet can also be alternately switched as the cathode and anode.
  • an associated power supply device for this purpose, for example, a bipolar or even a pulse packages generating power supply device can be used.
  • a power supply in the form of pulse packets is particularly suitable to suppress the so-called Arcing.
  • success in arc suppression is also dependent on the number of pulses in a packet and the symmetry of the packets.
  • a pulse packet power supply can be set, for example, such that a maximum of 50 pulses can be emitted from it in a pulse packet if the magnetron is connected as a cathode and that a maximum of 10 pulses can be emitted from it in a pulse packet if the inlet is a cathode is switched. If the number of pulses of a packet is further reduced, the effect of arc suppression can usually be further increased.
  • a pulse packet power supply is set such that a maximum of 10 pulses can be emitted from it in a pulse packet if the magnetron is connected as a cathode and that a maximum of 4 pulses can be emitted by it in a pulse packet if the inlet is connected as a cathode is.
  • the phases in which the inlet is connected as a cathode make no noticeable contribution to the layer deposition, but are mainly used to clean the magnetron target surface of reaction products.
  • the ratio of pulses in the phase in which the inlet is connected as a cathode to the number of pulses in the phases in which the magnetron is connected as a cathode should therefore be in a range from 1: 2 to 1: 8.
  • Inventive methods and devices can be used in a variety of applications. If, for example, layers with silicon and hydrogen content are deposited, they can be used as solar absorber layers. Boron or phosphorus components can also be added to the starting materials in order to realize the p-type sublayer and the n-type sublayer which are located on opposite sides of the intrinsic sublayer of a silicon-containing solar absorber layer.
  • CIS layers can also be deposited according to the invention.
  • the elements sulfur or selenium are in the starting material for the chemical reaction.
  • devices and methods according to the invention for depositing smoothing layers in barrier layer systems are suitable in which transparent ceramic layers and smoothing layers are alternately deposited in the layer stack.
  • layers which form part of a layer system with an optical function can also be deposited according to the invention.
  • methods and devices according to the invention can also be designed only as part of a system for depositing the overall layer system.
  • a layer of the layer system can be deposited by known methods and devices, such as by sputtering.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention with a magnetron for plasma generation
  • Fig. 2 is a schematic representation of an alternative device according to the invention with two magnetrons for plasma generation.
  • a SiO x C Y layer is to be deposited in a roll-to-roll process on a substrate 12 formed as a 200 mm wide and 75 ⁇ m thick PET film.
  • this layer with a low refractive index represents only one layer of a layer system with an optical function, wherein layers of low refractive index and high refractive index are arranged alternately in the layer system.
  • both the monomer TEOS and the gas argon are introduced into the vacuum chamber 11.
  • Oxygen also enters the vacuum chamber 1 1 via an inlet (not shown).
  • a plasma 14 required for the PECVD process carried out in the vacuum chamber 11 is generated by means of a magnetron 15.
  • the magnetron 15 is equipped with a titanium target 16, wherein the magnetron
  • the magnetron 15 and inlet 13 are alternately connected in the region of the inlet opening 18 as the cathode or anode of a gas discharge.
  • the high plasma density plasma region 14 therefore does not only spread between the magnetron and the substrate to be coated, as is conventional in the art, but also extends in the direction of the inlet opening 18. Compared to the prior art, therefore, more monomer constituents are released from the plasma activated, resulting in a higher yield in the layer deposition.
  • the pulse packet power supply 17 has a power of 2 kW and is set so that a maximum of 10 pulses are emitted from it in a pulse packet when the magnetron 15 is connected as a cathode and that from a pulse packet maximum 4 pulses are emitted when the Inlet 13 is connected as a cathode.
  • the pulse-on time is 9 ⁇ s and the pulse-off time is 1 ⁇ s.
  • the inlet 13 is oriented such that the inlet direction of the monomer passed through the inlet 13 into the vacuum chamber 11 is nearly perpendicular to the surface of the substrate 12 to be coated. This alignment also contributes to depositing as many monomer constituents as a layer on the substrate 12, thereby simultaneously reducing undesirable coatings on vacuum chamber components and on the magnetron 15.
  • FIG. 21 An alternative device according to the invention is described in FIG.
  • a 30 nm-thick SiO x C Y layer is to be deposited in a roll-to-roll process on a substrate 200 which is formed as a 200 mm wide and 75 ⁇ m thick PET film.
  • this layer with a low refractive index represents only one layer of a layer system with an optical function, wherein layers of low refractive index and high refractive index are arranged alternately in the layer system.
  • both the monomer TEOS with 1 1 g / h and the gas argon with 200 sccm is introduced into the vacuum chamber 21.
  • the gas oxygen also passes through an inlet (not shown) into the vacuum chamber 21 at 150 sccm.
  • a plasma 24 required for the PECVD process carried out in the vacuum chamber 21 is generated by means of two identical magnetrons 25a and 25b.
  • Each of the magnetrons 25a and 25b is equipped with a titanium target 26a or 26b, the magnetrons 25a, 25b in turn being operated only to produce the plasma 24.
  • the magnetron 25a and the magnetron 25b are alternately switched at a frequency of 50 Hz as the cathode or anode of a gas discharge.
  • the inlet 23 arranged between the two magnetrons is connected in the region of its inlet opening 28 by means of a power supply 29 as the electrode of a gas discharge.
  • the power supply 29 connected between the inlet 23 and the electrical ground of the vacuum chamber 21 generates unipolar pulses and has a power of 200 W.
  • the inlet 23 is oriented such that the inlet direction of the monomer guided into the vacuum chamber 21 through the inlet 23 is nearly perpendicular to the surface of the substrate 22 to be coated. This orientation also contributes to the fact that as many monomer components as a layer are deposited on the substrate 22.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum plasmagestützten Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat (12) mittels einer chemischen Reaktion innerhalb einer Vakuumkammer (11), wobei zumindest ein Ausgangsmaterial der chemischen Reaktion durch einen Einlass (13) in die Vakuumkammer (11) geführt wird und wobei der Einlass (13) zumindest im Bereich der Einlassöffnung (18) als Elektrode einer Gasentladung geschaltet wird. Ein Magnetron kann auch in dem reaktiven Sputterverfahren verwendet sein.

Description

BESCHICHTUNGSVERFAHREN UND VORRICHTUNG MITTELS EINER PLASMAGESTUTZEN
CHEMISCHEN REAKTION
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat, wobei der Abscheideprozess auf einer chemischen Reaktion beruht, die durch ein Plasma unterstutzt wird
Bei unterschiedlichsten Anwendungen ist es üblich, Glasflachen, Fohenoberflachen oder auch andere Komponenten im Vakuum zu beschichten Dafür sind Verfahren der physikalischen Dampfabscheidung sehr weit verbreitet Zu derartigen Verfahren gehört beispielsweise das Verdampfen, bei dem ein Beschichtungsmateπal zunächst im festen Aggregatzustand vorliegt und durch Wärmezufuhr in den gasformigen Aggregatzustand überfuhrt wird
Ein weiteres Verfahren der physikalischen Dampfabscheidung ist das Sputtern Bei diesem Verfahren wird vor dem Beschichtungsmateπal ein Plasma gezündet Durch eine geeignete elektrische Beschaltung und die sich daraus ergebenden elektrischen Potenzialverhaltnisse kommt es zu einem lonenbeschuss der Beschichtungsmateπaloberflache, was in der Folge zum Herauslosen von Teilchen aus dem Festkorperverbund fuhrt (Sputtern)
Durch Sputtern lassen sich relativ dünne Schichten mit hoher Schichtdickenprazision und einer hohen Dichte und Festigkeit abscheiden Bei einigen Anwendungen ist eine solche Festigkeit einer durch Sputtern abgeschiedenen Schicht jedoch eher hinderlich, wie beispielsweise bei Schichtsystemen mit einer optischen Funktion, welche auf einem flexiblen Kunststoffsubstrat abgeschieden werden Hier bewirkt der Sprung in den Mateπal- eigenschaften vom relativ weichen und elastischen Kunststoffsubstrat hin zum durch Sputtern abgeschiedenen härteren und unelastischen Schichtsystem eine Rissbildung wahrend des Gebrauchs Durch deutliche Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten wird diese Rissbildung bei thermischer Belastung verstärkt
Bei beiden angeführten Verfahren der physikalischen Dampfabscheidung verteilt sich das in den gasformigen Zustand überführte Beschichtungsmateπal in der Vakuumkammer und scheidet sich nicht nur an der Oberflache eines zu beschichtenden Substrates, sondern auch an verschiedenen Flächen innerhalb der Vakuumkammer ab. Je nach Verfahren existiert jedoch eine gewisse Vorzugsrichtung bei der Verteilung der Materialteilchen und bei deren Abscheidung, was durch eine geeignete Positionierung des Substrats ausgenutzt wird.
Eine andere Gruppe von Beschichtungstechnologien ist die chemische Dampfabscheidung. Bei diesen Verfahren wird eine gasförmige Substanz (auch Monomer genannt) in einen Reaktionsraum eingebracht. Diese gasförmige Substanz kann chemische Reaktionen eingehen, die zur Schichtbildung führen (CVD - chemical vapour deposition). Solch eine chemische Reaktion kann beispielsweise durch hohe Temperaturen am Substrat oder durch eine Plasmaanregung ausgelöst werden. Solch ein Verfahren der plasmaunterstützten chemischen Dampfabscheidung wird auch als PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition) bezeichnet.
Weit verbreitet sind PECVD-Verfahren, die mit einem Hochfrequenz- oder Mikrowellen- plasma arbeiten. Charakteristisch ist dabei, dass ein im Vergleich zu der physikalischen Dampfabscheidung erhöhter Prozessdruck im Reaktionsraum herrscht (1 Pa bis 100 Pa im Vergleich zu 10'2 Pa bis 1 Pa bei Verfahren der physikalischen Dampfabscheidung). Dadurch ist der gleichzeitige Betrieb beider Prozesse in einer Vakuumanlage technisch nur äußerst schwierig durchzuführen.
In DE 10 2004 005 313 A1 ist ein Verfahren vorgestellt, bei dem nacheinander Schichten durch Sputtern und durch PECVD abgeschieden werden. Der PECVD-Prozess wird dabei durch eine Magnetronentladung realisiert (auch als Magnetron-PECVD bezeichnet). In DE 10 2004 005 313 A1 ist eine Anordnung zweier Magnetrons beschrieben, die ab- wechselnd als Kathode und Anode betrieben werden. Das Besondere des Verfahrens besteht darin, dass beide Prozesse in einem vergleichbaren Druckbereich (0.1 Pa bis 2 Pa) arbeiten, was ein zeitgleiches Betreiben und damit das kontinuierliche Abscheiden eines Mehrschichtsystems ermöglicht. Andere Quellen, wie zum Beispiel EP 0 815 283 B1 , beschreiben auch Anordnungen mit nur einem Magnetron. Neben der Anpassung des Druck- bereichs haben diese Verfahren zugleich auch den Vorteil der vergleichsweise einfachen Skalierbarkeit auf große Flächen.
Trotz des Angleichens der Druckverhältnisse müssen die Prozessräume für beide Prozesse dennoch voneinander getrennt sein. Das liegt darin begründet, dass das Monomer beim Magnetron-PECVD wie auch bei allen anderen CVD-Prozessen nur unvollständig verbraucht wird und weil die unverbrauchten Monomerbestandteile deshalb auch den Reaktionsraum füllen, wenn andere Abscheideverfahren im Reaktionsraum ausgeführt werden sollen. Andere Prozesse, wie beispielsweise das Sputtern, sollen jedoch unbeeinflusst von diesen Monomeren betrieben werden. Das ist insbesondere auch dann nur eingeschränkt möglich, wenn in kontinuierlich arbeitenden Bandlaufanlagen die Prozesskammern nur durch dünne Spalte voneinander getrennt werden. Solche Spalte können ein Übertreten des Monomers nur reduzieren, nicht aber vollständig unterbinden.
Ein weiteres Problem beim Magnetron-PECVD besteht in der teilweisen Bedeckung der Elektroden mit Reaktionsmaterial, was zu Prozessinstabilitäten (Arcing) führen kann. Diese Problematik tritt auch dann auf, wenn in einer Vakuumkammer nur das Magnetron-PECVD und keine weiteren Prozesse betrieben werden.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten durch eine plasmaunterstützte chemische Reaktion zu schaffen, mittels denen die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere sollen es Verfahren und Vorrichtung ermöglichen, dass ein höherer Anteil der für die chemische Reaktion erforderlichen Ausgangsstoffe durch eine chemische Reaktion umgesetzt und als Schichtmaterial abgeschieden wird. Des Weiteren sollen Vorrichtung und Verfahren für das Abscheiden von Schichten für Schichtsysteme mit einer optischen Funktion auf flexiblen Kunststoffsubstraten geeignet sein.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 14. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Bei erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen wird eine Schicht auf einem Substrat mittels einer plasmaunterstützten chemischen Reaktion abgeschieden, indem zumindest ein Ausgangsstoff der chemischen Reaktion durch einen Einlass in eine Vakuumkammer geführt wird, wobei der Einlass zumindest im Bereich der Einlassöffnung als Elektrode einer Gasentladung geschaltet wird. Durch eine solche Anordnung wird realisiert, dass sich in der Nähe der Einlassöffnung ein Plasma ausbildet. Da die Dichte des eingelassenen Monomers in unmittelbarer Umgebung der Einlassöffnung höher ist als im Mittel über dem gesamten Prozessraum, wird die Aktivierung des Monomers auf diese Weise besonders effektiv realisiert. Wenn die Einlass- richtung des durch den Einlass eingeführten Ausgangsmaterials auch noch direkt auf die zu beschichtende Substratoberfläche gerichtet ist, so werden die durch das Plasma aktivierten Teilchen vorzugsweise am Substrat abgeschieden. Das gilt insbesondere dann, wenn bei der chemischen Dampfabscheidung der Prozessdruck unterhalb von 1 Pa liegt.
Bei einer Ausführungsform ist daher die Einlassrichtung des durch den Einlass geführten Ausgangsmaterials senkrecht zur zu beschichtenden Substratoberfläche oder mit einer Winkelabweichung zur Senkrechten in einem Bereich von ±10° ausgerichtet. Gute Ergebnisse werden diesbezüglich aber auch schon erzielt, wenn die Winkelabweichung zur Senkrechten nicht mehr als ±20° beträgt.
Wie bereits erwähnt wurde, beruht ein Vorteil von erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen darauf, dass ein Plasma in unmittelbarer Nähe der Eintrittsöffnung von Ausgangsmaterialien der chemischen Reaktion erzeugt wird, indem der Einlass zumindest im Bereich der Einlassöffnung als Elektrode einer Gasentladung geschaltet wird. Ein gleiches Ergebnis kann jedoch auch erzielt werden, wenn beispielsweise ein elektrisch leitender Gegenstand in unmittelbarer Nähe der Einlassöffnung als Elektrode der Gasentladung geschaltet wird. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn der Einlass im Bereich der Einlassöffnung nicht elektrisch leitfähig ist. So kann beispielsweise eine unmittelbar an der Einlassöffnung positionierte Hilfselektrode als Elektrode der Gasentladung geschaltet sein. Unter dem Sachverhalt „den Einlass im Bereich der Einlassöffnung als Elektrode einer Gasentladung zu schalten" soll daher auch verstanden werden, wenn ein elektrisch leitender Gegenstand, der nicht mehr als 2 cm von der Einlassöffnung angeordnet ist, als Elektrode der Gasentladung geschaltet wird.
Der Einlass kann als Anode oder aber auch als Kathode der Gasentladung geschaltet sein. Bei einer Ausführungsform wird ein Magnetron zum Erzeugen des Plasmas verwendet. Mit einem solchen Magnetron-PECVD-Prozess lassen sich beispielsweise auf flexiblen Kunststoffsubstraten vorteilhaft Schichten für Schichtsysteme mit optischer Funktion abscheiden. Umfasst ein solches Schichtsystem beispielsweise eine Schichtabfolge, bei der sich Schichten mit hohem Brechungsindex und Schichten mit niedrigem Brechungsindex abwechseln, ist es vorteilhaft und hinreichend, wenn die Schichten mit niedrigem Brechungsindex mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen oder/und Verfahren abgeschieden werden, um beispielsweise die Materialeigenschaften des Gesamtschichtsystems mehr an die Materialeigenschaften des flexiblen Kunststoffsubstrats anzupassen und somit einer Rissbildung bei späterem Gebrauch entgegenzuwirken.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein als Kathode geschaltetes Magnetron zum Erzeugen eines Plasmas verwendet, wobei der Einlass als Anode der Gasentladung geschaltet ist. Hierbei kann das Magnetron mit einer DC-Stromversorgung oder einer ge- pulsten DC-Stromversorgung betrieben werden.
Beim Verwenden eines Magnetrons zur Plasmaerzeugung können jedoch Magnetron und Einlass auch abwechselnd als Kathode und Anode geschaltet werden. Als zugehörige Stromversorgungseinrichtung kann hierfür beispielsweise eine bipolare oder auch eine Pulspakete erzeugende Stromversorgungseinrichtung eingesetzt werden.
Eine Stromzufuhr in Form von Pulspaketen ist beispielsweise besonders geeignet, um das sogenannte Arcing zu unterdrücken. Dabei ist der Erfolg bei der Arcunterdrückung zum Beispiel auch abhängig von der Anzahl der Pulse eines Pakets und der Symmetrie der PuIs- pakete. Um das Arcing zu unterdrücken kann eine Pulspaketstromversorgung beispielsweise derart eingestellt sein, dass von ihr in einem Pulspaket maximal 50 Pulse aussendbar sind, wenn das Magnetron als Kathode geschaltet ist und dass von ihr in einem Pulspaket maximal 10 Pulse aussendbar sind, wenn der Einlass als Kathode geschaltet ist. Wird die Anzahl der Pulse eines Paketes weiter reduziert, lässt sich der Effekt der Arcunterdrückung üblicherweise noch weiter steigern. So ist es vorteilhaft, wenn eine Pulspaketstromversorgung derart eingestellt wird, dass von ihr in einem Pulspaket maximal 10 Pulse aussendbar sind, wenn das Magnetron als Kathode geschaltet ist und dass von ihr in einem Pulspaket maximal 4 Pulse aussendbar sind, wenn der Einlass als Kathode geschaltet ist. Die Phasen, in denen der Einlass als Kathode geschaltet ist, leisten keinen spürbaren Beitrag zur Schichtabscheidung, sondern dienen hauptsächlich der Säuberung der Magnetron-Targetoberfläche von Reaktionsprodukten. Das Verhältnis von Pulsen in der Phase, in welcher der Einlass als Kathode geschaltet ist, zur Pulsanzahl in den Phasen, in denen das Magnetron als Kathode geschaltet ist, sollte daher in einem Bereich von 1 :2 bis 1 :8 angesiedelt sein. Erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen sind bei einer Vielzahl von Anwendungen einsetzbar. Werden beispielsweise Schichten mit Silizium- und Wasserstoffanteil abgeschieden, lassen sich diese als Solarabsorberschichten verwenden. Hierbei können bei den Ausgangsmaterialien auch Bor- oder Phosphoranteile beigemischt werden, um die p- leitende Teilschicht und die n-leitende Teilschicht zu realisieren, die sich an gegenüberliegenden Seiten der intrinsischen Teilschicht einer siliziumhaltigen Solarabsorberschicht befinden.
Es können aber auch alternative Solarabsorberschichten, sogenannte CIS-Schichten, erfindungsgemäß abgeschieden werden. Bei derartigen Verfahren befinden sich beispielsweise auch die Elemente Schwefel oder Selen im Ausgangsmaterial für die chemische Reaktion.
Des Weiteren sind erfindungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren zum Abscheiden von Glättungsschichten bei Barriereschichtsystemen geeignet, bei denen im Schichtstapel abwechselnd transparente keramische Schichten und Glättungsschichten abgeschieden werden.
Wie bereits weiter oben erwähnt, können erfindungsgemäß aber auch Schichten abge- schieden werden, die Bestandteil eines Schichtsystems mit einer optischen Funktion sind. Dabei können erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen auch nur als ein Teil einer Anlage zum Abscheiden des Gesamtschichtsystems ausgebildet sein. So kann beispielsweise eine Schicht des Schichtsystems mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen, wie beispielsweise durch Sputtern abgeschieden werden.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Magnetron zur Plasmaerzeugung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Magnetrons zur Plasmaerzeugung. In einer Vakuumkammer 1 1 soll auf einem als 200 mm breite und 75 μm dicke PET-Folie ausgebildeten Substrat 12 in einem Rolle-zu-Rolle- Verfahren eine SiOxC Y-Schicht abgeschieden werden. Diese Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex stellt jedoch nur eine Schicht eines Schichtsystems mit einer optischen Funktion dar, wobei im Schichtsystem abwechselnd Schichten mit niedrigem Brechungsindex und hohem Brechungsindex angeordnet sind.
Mittels eines Einlasses 13 wird sowohl das Monomer TEOS als auch das Gas Argon in die Vakuumkammer 1 1 eingeführt. Über einen nicht dargestellten Einlass gelangt auch noch das Gas Sauerstoff in die Vakuumkammer 1 1. Ein für den in der Vakuumkammer 1 1 durchgeführten PECVD-Prozess erforderliches Plasma 14 wird mittels eines Magnetrons 15 erzeugt. Das Magnetron 15 ist mit einem Titan-Target 16 bestückt, wobei das Magnetron
15 jedoch nur zum Erzeugen des Plasmas 14 betrieben wird. Ein Sputtem des Targets 16 bzw. ein Beitrag des Titan-Targets 16 am Schichtaufbau ist hingegen nicht erwünscht. Das Magnetron 14 wird daher derart betrieben, dass möglichst keine Titanteilchen vom Target
16 abgestäubt werden. Weil sich Titan relativ schlecht Sputtern lässt und bei einem sauerstoffhaltigen Plasma die Sputterausbeute an Titanoxid noch weiter gesenkt wird, ist die Bestückung eines Magnetrons mit einem Titan-Target bei erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen besonders geeignet.
Mittels einer Pulspaketstromversorgung 17 werden das Magnetron 15 und Einlass 13 im Bereich der Einlassöffnung 18 abwechselnd als Kathode bzw. Anode einer Gasentladung geschaltet. Der Bereich des Plasmas 14 mit hoher Plasmadichte breitet sich daher nicht nur zwischen Magnetron und zu beschichtendem Substrat aus, wie es im Stand der Technik üblich ist, sondern erstreckt sich auch in Richtung Einlassöffnung 18. Gegenüber dem Stand der Technik werden daher mehr Monomerbestandteile vom Plasma aktiviert, was zu einer höheren Ausbeute bei der Schichtabscheidung führt. Die Pulspaketstromversorgung 17 weist eine Leistung von 2 kW auf und ist so eingestellt, dass von ihr in einem Pulspaket maximal 10 Pulse ausgesendet werden, wenn das Magnetron 15 als Kathode geschaltet ist und dass von ihr in einem Pulspaket maximal 4 Pulse ausgesendet werden, wenn der Einlass 13 als Kathode geschaltet ist. Dabei beträgt die Puls-Ein-Zeit 9 μs und die Puls-Aus-Zeit 1 μs.
Des Weiteren ist der Einlass 13 derart ausgerichtet, dass die Einlassrichtung des durch den Einlass 13 in die Vakuumkammer 1 1 geführten Monomers nahezu senkrecht zur Oberfläche des zu beschichtenden Substrates 12 verläuft. Durch diese Ausrichtung wird ebenfalls ein Beitrag dazu geleistet, dass möglichst viele Monomerbestandteile als Schicht auf dem Substrat 12 abgeschieden werden, wodurch gleichzeitig unerwünschte Beschichtungen an Vakuumkammerbestandteilen und am Magnetron 15 reduziert werden.
Eine alternative erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 2 beschrieben. In einer Vakuumkammer 21 soll auf einem als 200 mm breite und 75 μm dicke PET-Folie ausgebildeten Substrat 22 in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren eine 30 nm dicke SiOxC Y-Schicht abgeschieden werden. Diese Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex stellt jedoch nur eine Schicht eines Schichtsystems mit einer optischen Funktion dar, wobei im Schichtsystem abwechselnd Schichten mit niedrigem Brechungsindex und hohem Brechungsindex angeordnet sind.
Mittels eines Einlasses 23 wird sowohl das Monomer TEOS mit 1 1 g/h als auch das Gas Argon mit 200 sccm in die Vakuumkammer 21 eingeführt. Über einen nicht dargestellten Einlass gelangt auch noch das Gas Sauerstoff mit 150 sccm in die Vakuumkammer 21. Ein für den in der Vakuumkammer 21 durchgeführten PECVD-Prozess erforderliches Plasma 24 wird mittels zweier identischer Magnetrons 25a und 25b erzeugt. Jedes der Magnetrons 25a und 25b ist mit einem Titan-Target 26a bzw. 26b bestückt, wobei die Magnetrons 25a, 25b wiederum nur zum Erzeugen des Plasmas 24 betrieben werden.
Mittels einer bipolar pulsenden Stromversorgung 27 mit einer Leistung von 6 kW werden das Magnetron 25a und das Magnetron 25b mit einer Frequenz von 50 Hz abwechselnd als Kathode bzw. Anode einer Gasentladung geschaltet. Gleichzeitig ist der zwischen den bei- den Magnetrons angeordnete Einlass 23 im Bereich seiner Einlassöffnung 28 mittels einer Stromversorgung 29 als Elektrode einer Gasentladung geschaltet.
Auf diese Weise wird das Plasma im Bereich zwischen den Magnetrons und in unmittelbarer Nähe der Eintrittsöffnung 28 noch einmal verstärkt, wodurch gegenüber dem Stand der Technik mehr Monomerbestandteile vom Plasma aktiviert werden, was wiederum zu einer höheren Ausbeute bei der Schichtabscheidung führt.
Die zwischen dem Einlass 23 und der elektrischen Masse der Vakuumkammer 21 geschaltete Stromversorgung 29 erzeugt unipolare Pulse und weist eine Leistung von 200 W auf. Des Weiteren ist der Einlass 23 derart ausgerichtet, dass die Einlassrichtung des durch den Einlass 23 in die Vakuumkammer 21 geführten Monomers nahezu senkrecht zur Oberfläche des zu beschichtenden Substrates 22 verläuft. Durch diese Ausrichtung wird ebenfalls ein Beitrag dazu geleistet, dass möglichst viele Monomerbestandteile als Schicht auf dem Substrat 22 abgeschieden werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum plasmagestützten Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat (12) mittels einer chemischen Reaktion innerhalb einer Vakuumkammer (1 1 ), wobei zu- mindest ein Ausgangsmaterial der chemischen Reaktion durch einen Einlass (13) in die
Vakuumkammer (1 1 ) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (13) zumindest im Bereich der Einlassöffnung (18) als Elektrode einer Gasentladung geschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrichtung des Ausgangsmaterials senkrecht zur zu beschichtenden Substratoberfläche oder mit einer Winkelabweichung zur Senkrechten in einem Bereich von ±20° ausgerichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass als Anode der Gasentladung geschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetron (13) zum Erzeugen des Plasmas verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron als Kathode und der Einlass als Anode der Gasentladung geschaltet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron mit einer DC-Stromversorgung oder einer gepulsten DC-Stromversorgung betrieben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron (15) und der Einlass (13) abwechselnd als Kathode und zugehörige Anode der Gasentladung betrieben werden, wobei das Magnetron (15) mittels einer Pulspaketstromversorgung (17) gespeist wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Ausgangsmaterial für die chemische Reaktion ein weiteres Gas durch den Einlass (13) in die Vakuumkammer (1 1 ) geführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine siliziumhaltige Schicht abgeschieden wird, die zusätzlich noch Wasserstoffanteile aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht als Glättungsschicht eines Barriereschichtsystems abgeschieden wird, bei dem abwechselnd eine transparente keramische Schicht und eine Glättungsschicht abgeschieden werden.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsmaterial verwendet wird, welches Schwefel oder Selen enthält.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht als Bestandteil eines Schichtsystems abgeschieden wird, wobei mindestens eine andere Schicht des Schichtsystems durch Magnetronsputtern abgeschieden wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron (15) elektrisch mit einer Pulspaketstromversorgung (17) ge- koppelt wird, von der in einem Pulspaket maximal 50 Pulse ausgesendet werden, wenn das Magnetron als Kathode geschaltet wird, und von der in einem Pulspaket maximal 10 Pulse ausgesendet werden, wenn der Einlass als Kathode geschaltet wird.
14. Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat (12) mittels einer chemischen Reaktion in einer Vakuumkammer (1 1), umfassend eine Einrichtung zum
Erzeugen eines Plasmas (14) und mindestens einen Einlass (13), durch den ein Ausgangsmaterial der chemischen Reaktion in die Vakuumkammer (1 1) einlassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (13) zumindest im Bereich der Einlassöffnung (18) als Elektrode einer Gasentladung geschaltet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrichtung des Ausgangsmaterials senkrecht zur zu beschichtenden Substratoberfläche oder mit einer Winkelabweichung zur Senkrechten in einem Bereich von ±20° ausgerichtet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen des Plasmas mindestens ein Magnetron (15) umfasst.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron als Kathode und der Einlass als Anode der Gasentladung geschaltet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron elektrisch mit einer DC-Stromversorgung oder einer gepulsten DC-Stromversorgung gekoppelt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron (15) und der Einlass (13) abwechselnd als Kathode und zugehörige Anode der Gasentladung geschaltet sind.
EP09776618A 2008-06-16 2009-05-15 Beschichtungsverfahren und vorrichtung mittels einer plasmagestützen chemischen reaktion Ceased EP2294239A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008028542A DE102008028542B4 (de) 2008-06-16 2008-06-16 Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat mittels einer plasmagestützten chemischen Reaktion
PCT/EP2009/003479 WO2010003476A1 (de) 2008-06-16 2009-05-15 Beschichtungsverfahren und vorrichtung mittels einer plasmagestützen chemischen reaktion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2294239A1 true EP2294239A1 (de) 2011-03-16

Family

ID=41317854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09776618A Ceased EP2294239A1 (de) 2008-06-16 2009-05-15 Beschichtungsverfahren und vorrichtung mittels einer plasmagestützen chemischen reaktion

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110091662A1 (de)
EP (1) EP2294239A1 (de)
JP (1) JP5726073B2 (de)
DE (1) DE102008028542B4 (de)
TW (1) TWI401336B (de)
WO (1) WO2010003476A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010015149A1 (de) * 2010-04-16 2011-10-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates innerhalb einer Vakuumkammer mittels plasmaunterstützter chemischer Dampfabscheidung
DE102010055659A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Technische Universität Dresden Verfahren zum Abscheiden dielektrischer Schichten im Vakuum sowie Verwendung des Verfahrens
US20160024657A1 (en) 2013-03-15 2016-01-28 Toray Industries, Inc. Plasma cvd device and plasma cvd method
EP2811509A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-10 Soleras Advanced Coatings bvba Elektronische Konfiguration für Magnetron-Sputter-Deposition-Systeme
EP2811508B1 (de) * 2013-06-07 2019-04-24 Soleras Advanced Coatings bvba Gaskonfiguration für Magnetron-Abscheidungssysteme
DE102015122024A1 (de) 2015-12-16 2017-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes bestehend aus einer Kunststofffolie und einer darauf abgeschiedenen Schicht
US10907249B2 (en) 2016-06-10 2021-02-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for coating a flexible substrate provided with a protective film
RU2658623C1 (ru) * 2017-09-11 2018-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Устройство для синтеза покрытий на диэлектрических изделиях

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4210125A1 (de) * 1992-03-27 1993-10-28 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum reaktiven Gasflußsputtern
EP1008674A1 (de) * 1997-04-11 2000-06-14 Tokyo Electron Limited Processor
JP2006252843A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5915982B2 (ja) * 1977-08-24 1984-04-12 日電アネルバ株式会社 放電化学反応装置
JPS5915982A (ja) * 1982-07-19 1984-01-27 松下電器産業株式会社 グラフイツク表示装置
JPS6362879A (ja) * 1986-09-02 1988-03-19 Anelva Corp 真空化学反応装置
JPH07105037B2 (ja) * 1987-05-12 1995-11-13 松下電器産業株式会社 金属磁性媒体の保護膜形成方法及びその装置
US5158931A (en) * 1988-03-16 1992-10-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing an oxide superconductor thin film
JPH01245428A (ja) * 1988-03-28 1989-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気記録媒体の製造方法
DE4107556C1 (de) * 1991-03-08 1992-05-14 Deutsche Airbus Gmbh, 2000 Hamburg, De
JPH0525648A (ja) * 1991-07-15 1993-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマｃｖｄ成膜方法
US5334302A (en) * 1991-11-15 1994-08-02 Tokyo Electron Limited Magnetron sputtering apparatus and sputtering gun for use in the same
DE4223505C1 (de) * 1992-07-17 1993-11-04 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zum aufbringen elektrisch schlecht leitender oder isolierender schichten durch reaktives magnetronsputtern
DE4425626A1 (de) * 1994-07-20 1996-01-25 Leybold Ag Verfahren und Vorrichtung zur plasmainduzierten Beschichtung einzelner Formteile mit metallischen und polymeren Schichten
DE19545050C2 (de) * 1994-12-07 1999-10-21 Inovap Vakuum Und Plasmatechni Verfahren und Einrichtung zur Abscheidung von Funktionsschichten auf einem Substrat mittels plasmagestützter Schichtabscheidung
DE19506513C2 (de) * 1995-02-24 1996-12-05 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zur reaktiven Beschichtung
WO1996028587A1 (de) 1995-03-14 1996-09-19 Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa Plasmakammer
US5654043A (en) * 1996-10-10 1997-08-05 Eaton Corporation Pulsed plate plasma implantation system and method
JP3892996B2 (ja) * 1999-09-02 2007-03-14 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンプラズマ処理装置
DE19947932C1 (de) * 1999-09-28 2001-04-26 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zum Magnetronzerstäuben
DE19951017A1 (de) * 1999-10-22 2001-05-03 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Oberflächen
DE10018143C5 (de) * 2000-04-12 2012-09-06 Oerlikon Trading Ag, Trübbach DLC-Schichtsystem sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Schichtsystems
JP4703828B2 (ja) * 2000-09-07 2011-06-15 株式会社アルバック スパッタリング装置及び薄膜製造方法
AT410656B (de) * 2001-10-24 2003-06-25 Fischer Adv Components Gmbh Trag- bzw. führungsvorrichtung für flugzeugkomponenten
JP4114345B2 (ja) * 2001-11-16 2008-07-09 凸版印刷株式会社 真空成膜装置
WO2004027825A2 (en) * 2002-09-19 2004-04-01 Applied Process Technologies, Inc. Beam plasma source
US7411352B2 (en) * 2002-09-19 2008-08-12 Applied Process Technologies, Inc. Dual plasma beam sources and method
US7166199B2 (en) * 2002-12-18 2007-01-23 Cardinal Cg Company Magnetron sputtering systems including anodic gas distribution systems
JP3965479B2 (ja) * 2003-07-28 2007-08-29 株式会社エフ・ティ・エスコーポレーション 箱型対向ターゲット式スパッタ装置及び化合物薄膜の製造方法
DE10339030B4 (de) * 2003-08-25 2005-11-03 Man Technologie Ag Tragstruktur für eine ein- und ausfahrbare Klappe und deren Verwendung
DE102004005313A1 (de) * 2004-02-02 2005-09-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines Ultrabarriere-Schichtsystems
DE102004046390A1 (de) * 2004-09-24 2006-04-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Vakuumbeschichten mit einer photohalbleitenden Schicht und Anwendung des Verfahrens
JP4841173B2 (ja) * 2005-05-27 2011-12-21 昭和シェル石油株式会社 Ｃｉｓ系薄膜太陽電池の高抵抗バッファ層・窓層連続製膜方法及び製膜装置
US7378002B2 (en) * 2005-08-23 2008-05-27 Applied Materials, Inc. Aluminum sputtering while biasing wafer
JP2007201069A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Teijin Ltd 太陽電池形成用ポリイミドフィルム
DE102007004760A1 (de) * 2007-01-31 2008-08-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von plattenförmigen oder bandförmigen metallischen Substraten

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4210125A1 (de) * 1992-03-27 1993-10-28 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum reaktiven Gasflußsputtern
EP1008674A1 (de) * 1997-04-11 2000-06-14 Tokyo Electron Limited Processor
JP2006252843A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5726073B2 (ja) 2015-05-27
WO2010003476A1 (de) 2010-01-14
TWI401336B (zh) 2013-07-11
DE102008028542A1 (de) 2009-12-17
JP2011524468A (ja) 2011-09-01
US20110091662A1 (en) 2011-04-21
DE102008028542B4 (de) 2012-07-12
TW201000669A (en) 2010-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008028542B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat mittels einer plasmagestützten chemischen Reaktion
EP0755461B1 (de) Verfahren und einrichtung für die ionengestützte vakuumbeschichtung
EP2272080B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum vorbehandeln und beschichten von körpern
EP1451384B1 (de) Beschichtungsverfahren und beschichtung
DE4423184C2 (de) Mit einer harten Kohlenstoffschicht beschichtetes Substrat sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
EP2566997B1 (de) Pvd-hybridverfahren zum abscheiden von mischkristallschichten
EP2236641A1 (de) Verfahren zur Vorbehandlung von Substraten fuer PVD Verfahren
WO2015007466A1 (de) Verfahren zum abscheiden einer piezoelektrischen ain-haltigen schicht sowie eine ain-haltige piezoelektrische schicht
EP0438627B1 (de) Bogenentladungsverdampfer mit mehreren Verdampfertiegeln
DE102017205417A1 (de) Verfahren zur Ausbildung einer mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht
EP1038306B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum vergüten von oberflächen
DE102016116762A1 (de) Verfahren zum Abscheiden einer Schicht mittels einer Magnetronsputtereinrichtung
WO2008092485A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum beschichten von plattenförmigen oder bandförmigen metallischen substraten
EP2286643B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum hochleistungs-puls-gasfluss-sputtern
DE69634071T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats
DE2624005C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten auf ein Substrat nach dem "Ion-plating"-Verfahren.
EP3665315B1 (de) Anordnung zur beschichtung von substratoberflächen mittels elektrischer lichtbogenentladung
DE4421045C2 (de) Einrichtung zur plamagestützten Beschichtung von Substraten, insbesondere mit elektrisch isolierendem Material
EP1462538B1 (de) Verfahren zum reaktiven Magnetron-sputtern
EP2558609B1 (de) Verfahren zum beschichten eines substrates innerhalb einer vakuumkammer mittels plasmaunterstützer chemischer dampfabscheidung
DE102012107163A1 (de) Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mittels Hochenergieimpulsmagnetronsputtern
DE102011009347B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Schichtsystems sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DD246571A1 (de) Einrichtung zur plasmagestuetzten abscheidung von mischschichten
DE102023002926A1 (de) Methode und Vorrichtung zur Synthese von hochisolierenden Schichten
DE19640832C2 (de) Verfahren zur Herstellung wärmereflektierender Schichtsysteme

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20101216

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SCHOENBERGER, ALEXANDER

Inventor name: FAHLTEICH, JOHN

Inventor name: GUENTHER, STEFFEN

Inventor name: VOGT, TOBIAS

Inventor name: FAHLAND, MATTHIAS

Inventor name: SCHOENBERGER, WALDEMAR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: FAHLTEICH, JOHN

Inventor name: VOGT, TOBIAS

Inventor name: GUENTHER, STEFFEN

Inventor name: FAHLAND, MATTHIAS

Inventor name: SCHOENBERGER, WALDEMAR

Inventor name: SCHOENBERGER, ALEXANDER

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20170725

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

18R Application refused

Effective date: 20171202