JP2017501306A - 磁電管構造体 - Google Patents

Abstract

被加工物、好ましくは大きな基体の表面を加工するための方法とこの方法を実施するための装置が表される。加工装置を真空室内のドラム状の担持体の側面に割当てることが意図されている。被加工物はドラムの上を通過して搬送されかつ任意に回転状態にされる。ドラム状の担持体は、意図される加工装置が被加工物の方に向いておりかつ被加工物を加工することができるように回転される。被加工物の並進と回転により、加工すべき表面部分は選択されることができる。

Description

表面を加工する際に、例えば薄い層を被覆する際にあるいは表面を除去する際に、様々な方法が使用される。被覆の際に、物理的かあるいは化学的な蒸着の方法は重要である。スパッタリングは、半導体産業、ソーラセル産業そして光学産業において表面を被覆するためにたびたび利用される。スパッタリングの場合、粒子衝突によりターゲット材料から粒子が除去され、これらの粒子は次いで被覆すべき表面に堆積する。表面除去の場合、例えばイオンビームエッチングあるいはプラズマエッチングの方法が使用される。

表面加工の上記の工程は、普通一般に真空状態であるいは固有のガス雰囲気の状態で行われる。これらの諸条件下では、技術が度々変化する加工方法あるいは方法を必要とし、これらの方法が加工品質の粗悪な連続性を備えていると問題である。普通一般にこれらの場合、加工すべき基体は作業機械から導出されかつ次に続く作業機械の中に導入され、この機械の中で後に続く加工工程が実施される。このような送り工程は、いつでも操作の問題に、特にかなり大きくかつ重い基体の場合にあるいは真空状態に基づいた問題になっている。

特に薄い被膜を用いた表面のコーティングの場合、このコーティングを形成する被膜の品質と均一性にかかっている。最近の応用にとって、１０００を超える層の一部はコーティング中に塗られる。従って被覆技術は、最高の品質と再現性でもって運転される必要がある。これらのコーティング被膜の構造化も、特に品質保証の範囲内で必要な測定と被膜のリワークは信頼性をもって実行されるべきである。

被膜を付すためにも、被膜をリワークするためにも、イオンサポート技術が使用される。従って、類似した真空条件（圧力、温度、場合によっては特定の基体成分）を必要とする技術を、共通の真空室で行うことが可能であることが多い。半導体産業から、いわゆるウェハー搬送装置が知られており（例えば特許文献１）、これらにおいて、均質なウェハーが回転運動である加工ステーションから次の加工ステーションに搬送される。このような設備は、多数の均質の比較的小さい基体の加工にかかわる場合には極めて効果的である。しかし、大きな基体が加工されるべきである場合には適性はわずかである。個別生産あるいはバッチ生産にとっても、これらの装置の適性は疑わしい。

米国特許第６９４９１７７号明細書 米国特許第４３５６０７３号明細書 米国特許第５２１３６７２号明細書 欧州特許第０５４３８４４号明細書

従って本発明の課題は、イオンビーム技術とプラズマ技術を使用して大きな基体を加工するのに適した構造体を提案することである。

本発明によれば、課題は請求項１による装置により解決される。本発明による装置を使用した方法は請求項１３に記載されている。有利な実施形態は従属請求項に示されている。

被加工物の、特に多数の加工装置を備えた、担持体ドラム（好ましくは円筒状体）を備えた真空室内で複数の加工設備により基体の表面を加工するための本発明による方法においては、少なくとも以下の工程、すなわち
−運動の主軸を備えた搬送装置上の懸架装置において真空室内で被加工物を保持する工程、
−使用すべき加工装置が作動位置に達し、かつ稼働できる加工装置になるまで担持体ドラムを回転させる工程、
−稼働できる加工装置に対して僅かな間隔でもって主軸に沿って被加工物を移動させ、その際に、第一の加工技術が被加工物に適用される工程、
−意図された表面状体に達するまで、次の加工技術を使用して、ドラムを回転させる工程と、被加工物を移動させる工程を繰り返す工程が実行される。

加工装置は大きな真空室を備えており、この真空室にはエアロックが接続されているのが好ましい。被加工物は大きな基体であるのが好ましい。大きな基体として、加工中に１０ｋｇを超える、好ましくは１００ｋｇを超える質量を備えた被加工物が考慮される。被加工物は保持部に固定されているのが好ましく、この保持部は被加工物を加工中に機械の収容部に作業可能にしている。以下に被加工物の運動を述べる際に、これは好ましくはこの保持部を用いた被加工物の運動に関連付ける。このような保持部の構成は、従来技術から知られている。被加工物は真空室に供給される（好ましくはエアロックにより）。真空室内において、被加工物は好ましくは懸架装置に吊下がるように水平方向と垂直方向に搬送される。懸架装置の運動はリニアモータで行われるのが好ましい。しかし好ましい支持される運動も可能であり、この運動の場合、担持体ドラムは被加工物の上方にあるいは被加工物の側方に配置されている。懸架装置は好ましくは可動であり、駆動されて、主軸を規定する水平方向の担持体に固定されている。被加工物は水平方向の運動の際に垂直方向の軸線を中心に回転可能でもあるのが好ましい。被加工物の回転は、同様に搬送装置の懸架装置内に一体化されているモータを用いて実現されるのが好ましい。このモータ（任意の伝動装置と補助装置を含む）は、ガス密なカバー内に配置されているのが好ましい。このガス密なカバーは運動の主軸に対して平行に延びる（任意には二つの）供給部を備えているのが好ましい。一つの供給部あるいは複数の供給部は、剛性の中空の棒状体（管状体）として構成されているのが特に好ましく、これらの棒状体は真空室の壁部にある真空貫通孔（好ましくはダイヤフラムベローズシール）を通って真空室から外へ案内される。供給部はそれらの長手方向軸線に沿って真空貫通孔内で移動可能である。このようにして、供給部は運動の主軸に沿った搬送装置の懸架装置の運動に追従するか或いはこの運動は剛性の供給部を介しても始められかつ制御されることができる。この目的で適切なリニア駆動装置が真空室の外側に設けられている。内側の中空空間と供給部により、エネルギー、データおよび媒体の搬送が行われることができる。別の好ましい実施形態において、懸架装置には、被加工物の回転を生じさせるためのモータは設けられておらず、伝動装置だけが配置されている。その伝動装置は、軸または液圧の接続部を介した供給部の内側により供給される回転運動が変わる。

担持体ドラムは吊下がる被加工物の下方に配置されているのが好ましい。担持体ドラムは、円筒状の中空体として側面と二つの上面により構成されているのが好ましい。被加工物は稼働できる加工装置の上方を通過して作動位置で主軸に沿って案内され、その際に加工を受ける。好ましい実施形態において、加工プロファイルを作るために、主軸に沿った速度は変化する。別の好ましい実施形態において、間隔であって、この間隔において被加工物が担持体ドラムの傍らを通過して案内される間隔は、作動位置での加工装置に依存して変化する。均一な加工が要求される場合、加工すべき被加工物は任意に有利に回転状態にされる。回転速度は要求に応じて変化されるか或いは一定に保持されることができる。

その際、加工装置は、側面上あるいは側面の中に配置されているか、もしくは加工装置は担持体ドラムの上面上かあるいは上面の中に配置されているかのどちらかである。所望の加工装置を加工位置に導くために、担持体ドラムは中心軸線を備えており、この中心軸線周りに担持体ドラムは回転される。もし加工装置が側面の中に配置されていると、担持体ドラムの中心軸線は、被加工物の回転軸線に対して垂直である平面に置かれているように整向されている。加工装置が担持体ドラムの上面に配置されていると、担持体ドラムの中心軸線は、好ましくは被加工物の回転軸線に対して平行に延びている。好ましい実施形態に加えて、被加工物の下方あるいは上方に担持体ドラムを配置することにより、原理的に被加工物に対する担持体ドラムのどの位置も可能である。

加工装置として、同様なあるいは別種の加工装置が担持体ドラム上に配置されていてもよい。従って例えば異なるイオンビーム源、プラズマ源および磁電管がドラム上に配置されていてもよい。従って好ましい実施形態において、材料を塗布するための加工装置、例えば磁電管も、例えばイオンビームエッチングあるいはプラズマエッチングするためのような、材料を除去するための加工装置も担持体ドラム上に配置されている。加工装置として、この関連においては、測定兼観察装置も理解でき、この装置は被加工物の表面の表面状態を検査し、例えば加工の必要性あるいは成果を決定することに適している。このような機器は、例えば顕微鏡、分光器、干渉計あるいはレーザー測定装置のような光学式測定機器である。担持体ドラムは少なくとも二つの、さらに好ましくは三つ、四つ、五つあるいは六つの加工装置を備えているのが好ましい。しかし八つの加工装置も好ましい。最大限の数の加工装置は、空間的かつ技術的制約条件だけによって決定されている。加工装置がすべて磁電管であるのは全面的に特に好ましい。

担持体ドラムは少なくとも一方の側に、好ましくは両側に回転可能に支承されており、支承部は少なくとも一方の側に中空軸を備えており、この中空軸を通って、供給導管が、電力を供給するために、データを接続するために、ガスを供給するために、場合によっては加工装置のための高周波を供給するために融通性のある供給導管が通される。好ましい実施形態において、一つあるいは複数の加工装置は、作業の流れに関しても、空間的な向きに関しても、個別に制御をすることができる。これは好ましくはイオンビーム源と測定装置にあてはまり、これらの装置は例えば個別のカルダン方式の或いは同じように作用する懸架装置を備えていてもよい。担持体ドラムは、駆動装置を介して、意図された加工装置が加工すべき表面に向いているように回転される。それにより加工装置は作動位置にある。

好ましい実施形態において、真空室は一つあるいは複数の別の加工装置、測定装置あるいは検査装置を備えており、これらの装置を介して、被加工物は位置決めされかつ最適に回転されることができる。これらの加工装置、測定装置あるいは検査装置は、例えばイオンビーム源、電気式あるいは光学式の顕微鏡電子ビーム源カメラなどである。その際にこれらの装置は担持体ドラム上には配置されていない。

以下に、本発明による方法を加工装置としての磁電管と被加工物としての基体の好ましい使用の例を用いて説明する。

ターゲット材料から粒子を除去する素粒子を作るために、度々磁電管あるいは簡単な陰極スパッタリング源も使用される。磁電管あるいは陰極スパッタリング源は、陰極を備えており、この陰極上でスパッタリングすべき材料が取付けられる。これはいわゆるターゲットを用いて行われるのが好ましい。簡単な陰極スパッタリング源の場合、電界だけが陰極に作られるが、磁電管の場合、陰極板の後方に付加的な磁場が作られる。電界が作られることにより、陰極の前のガスが充填された空間内にプラズマが発生される。プラズマの発生されたイオンは、電界内で加速され、かつターゲット材料（ターゲット）から粒子を除去し、これらの粒子は被覆すべき表面に堆積する。電界として、ＤＣ電圧、パルスＤＣ電圧あるいは低周波もしくは高周波の交番磁界が可能である。ガスとしては、アルゴンあるいはクリプトンのような希ガスが使用されるのが好ましい。しかしガスには別のガスも添加されることができ、これらの別ガスは被覆すべき表面に堆積する粒子と反応し、そうして化合物層を形成する（反応性スパッタリング）。従って例えばターゲット材料としてチタンを使用することにより、かつガスに酸素ガスを添加することにより被覆すべき表面に酸化チタン層が形成される。

磁電管を使用する場合、ターゲット材料を継続して除去することにより、磁電管は次第に消耗されるか、あるいはスパッタリングの特徴は、磁電管のこのようにして変えられた形状により変わる。従って加工工程の間、磁電管の交換あるいは少なくとも磁電管の補充は避けられないであろう。

この問題に対処するために従来技術における多くのアプローチがある。特許文献２あるいは３はこのようなアプローチを記載している。その際に回転するターゲット材料が使用される。従って、ターゲット材料が均一に回転体全体にわたり除去されること、およびターゲットの局所的な過熱は生じないことが保証される。確かにこの使用はターゲットの耐用時間の延長を保証するが、最終的な消耗を先延ばしにしているにすぎない。

特許文献４は構造を紹介しており、この構造の場合、磁電管全体が回転する。被覆すべき基体は磁電管の陰極の傍らを通過させられ、その際に被覆される。回転する磁電管の構造は、例えば独国特許出願１０２００９０５３７５６．２号明細書において完全なものにされており、そこでは磁電管の円筒状の形状のわずかな不均一さに基づく、周期的に生じる構造に関連した変動が、ターゲット電圧の変化により補整されるべきである。回転する磁電管も十分なターゲット耐用年数と工程の安定性を備えていないことが明らかである。

本発明による方法は、現在の好ましい実施形態の文脈においては、円筒状の担持体ドラムに配置されている多数の磁電管を使用することを意図しており、少なくとも一つの磁電管が起動されており、かつこの目的で稼働できる磁電管として被覆すべき対象に対して作動位置に運ばれる。被覆すべき対象（基体）は磁電管に対して、被覆のために設けられた面全体が被覆を得るように運動されるのが好ましい。多数の被覆層が必要でなければならない場合、ふさわしい多数の被覆工程が実施されるのが好ましい。その際に、被覆工程はこの一つの磁電管により実施されるか或いは被覆工程の終了後、稼働できる磁電管の交換が行われる。従って、磁電管の被覆特性が変化するか或いはターゲット材料が使い果たされている前に、磁電管は交換されることができるのが好ましい。磁電管が被覆すべき基体と一緒に真空状態で収容されているので、稼働できる磁電管を交換する場合に、換気工程あるいはエアロック工程は必要ない。従ってターゲットの使用が必要となる前に、例えば大きな基体の被覆工程も完成されることができる。これは被覆工程の明らかな加速の他に品質の向上ももたらす。その理由は真空状態の被覆状態が変化しないことにある。

担持体ドラムは現実施形態においてはもっぱら磁電管を備えているので、磁電管ドラムは以下に磁電管ドラムと呼ぶ。第一の好ましい実施形態は、水平に支承された円筒状体を備えた磁電管ドラムを意図する。磁電管は好ましくは棒状でかつ円筒状体の回転軸線に対して平行に円筒状体の側面または側面内に配置されている。棒状の磁電管は、少なくとも、被覆すべき基体の被覆すべき幅程度に長いのが好ましい。磁電管は棒状のターゲット材料を備えているのが好ましく、このターゲット材料は、ほぼ磁電管の全長を有する部材として、磁電管から分離された状態で操作され、特に交換されることができる。磁電管は構造方式においても、ターゲット材料においても同一であり、あるいは異なっており、異なる材料から成る被覆層を作るために、例えば異なるターゲット材料を有する。別の磁電管の構造方式、優先的には回転する線形磁電管、好ましくはチューブ陰極を備えた磁電管も可能である。磁電管ドラムは少なくとも一方の側で、好ましくは両側で回転可能に支承されており、支承部は一方の側で好ましくは中空軸を備えており、この中空軸を通って、可撓性のある供給導管が電力を供給するために、ガスを供給するために、場合によっては磁電管のための高周波を供給するために配置されている。磁電管ドラムは、駆動装置を介して、意図された磁電管が被覆すべき表面に向いているように回転される。それにより磁電管は作動位置にある。

好ましい実施形態は、安定した運転までの慣らし運転工程を実施できるように、作動位置にない磁電管が起動されることができることを意図している。調査によれば、磁電管の慣らし運転工程は、圧力条件に、そして幾何学形状の条件にも、特に磁電管に対する被覆すべき面の間隔に依存している。磁電管を、作動位置での運転状態に対応する運転状態にもたらすために、本発明によれば、作動位置にない磁電管の磁電管ドラムのカバー（壁）に対する間隔が、被覆すべき基体の表面に対する作動位置にある磁電管の間隔に相当することが意図されている。作動位置にある磁電管が被覆すべき基体の表面に対して有する間隔に対する、作動位置にない磁電管の間隔のずれは、好ましくは２５％未満、特に好ましくは１５％未満、極めて特に好ましくは５％未満である。作動位置においても、作動位置ではない位置においても磁電管のために同じである幾何学的条件が存在するので、被覆作業に有利である運転状態にある磁電管を安定化させる慣らし運転工程が可能になる。特に好ましい実施形態において、作動位置の範囲外での磁電管のための真空状態は、同様に作動位置での真空状態に同化される。この目的で、磁電管のカバーは一つあるいは複数のガス吸引開口部を備え、これらのガス吸引開口部は、作動位置の範囲外の磁電管により引渡されるガスを吸引し、従って真空状態は、基体が被覆される真空室内の真空状態に同化される。ガス流が磁電管に作動位置で作用するガス流に対応するようにガス排出部が配置されているのが好ましい。特に真空室と磁電管のカバーの間の圧力差は１０％よりも小さく、特に好ましくは５％よりも小さく、とても好ましくは２．５％よりも小さい。

好ましい実施形態において、各磁電管は特有の堅いあるいは取外し可能な供給導管を備えている。さらに好ましい実施形態において、供給導管を備えた一つあるいは複数の接続部があり、これらの接続部を介して作動位置動かされている磁電管も他の位置に着脱可能な磁電管も接続されることができる。

磁電管ドラムの回転方向は、磁電管の位置決めの際に供給導管のねじれが最小化されるように選択される。

水平に支承された磁電管ドラムは、大判の基体を被覆するための設備において採用されるのが好ましい。この目的で設備はエアロックが作業上流側にある大きな真空室を備えている。エアロックにより、処理すべき基体は真空室に供給される。その際に供給は側方で直接懸架装置の下方で行われるのが好ましく、従って被加工物を懸架装置と接続するためにほんのわずかな持上げが必要である。真空室において、被加工物は懸架装置に吊下がって水平なそして任意に垂直な方向に搬送されるのが好ましい。懸架装置は可動であり、かつ駆動されて水平な担持体に固定されている。基体は水平移動の際には垂直軸を中心に回転可能でもあるのが好ましい。磁電管ドラムは吊下がっている基体の下方に配置されているのが好ましい。部材は作動位置の稼動可能な磁電管の上方で主軸に沿って移動される。好ましい実施形態において、規定される被覆プロファイルを作るために、速度は主軸に沿って変化する。均一な被覆層が必要である場合、処理すべき基体は任意に有利に回転状態にされる。回転速度は要求に応じて変えられるか或いは一定に維持されることができる。

層が完全に塗布された後で、運動方向は主軸に沿って反対向きにされ、基体は要求に応じて新たに被覆される。この目的で、これまで作動位置にあった磁電管が利用されることができるか或いは、ターゲット材料が交換される必要があるか又は他の被覆材が必要とされる場合に、磁電管ドラムの回転により他の磁電管が作動位置に持って来られる。その際に、選択された磁電管はすでに予め起動されていたか或いはまず作動位置で起動される。これまですでに、主軸に沿った運動により、任意には基体の回転により別の被覆層を備えていてもよい。被覆の所望の層の構造が達成されるまで或いは必要とされる層材料を備えた機能的な磁電管が利用できなくなるまで、これは継続される。被覆工程が終えられている場合、基体は真空室から導出される。

好ましい実施形態において、担持体ドラムはカバー内に配置されている。ドラムは意図された加工装置のための開口部を備え、この開口部を通ってこの加工装置は被加工物の表面を加工することができる。特に磁電管を使用する場合に、磁電管の前の被加工物の存在によりプラズマ特性が変えられることが分かった。しかし、常に加工するための安定性のあるプラズマを備えることが務められる。従ってカバーはプラズマ源に対してある間隔で配置されているのが好ましく、この間隔は加工位置での被加工物の間隔に相当する。意図される加工装置のための開口部の領域においてのみ、カバーの間隔の一様化が行われ、従ってカバーに接することなく加工装置は加工位置に持って来られることができるが、被加工物はカバーに触れることなく移動されることもできる。カバーは固有のガス排出部を備えているのが好ましい。このガス排出部により、カバー内ではそして各磁電管の前には、後から作動位置で達せられる必要があるようなガス圧状態あるいはガス組成が支配的であることが保証される。磁電管は、加工位置にない場合、安定した運転状態にあるように運転中であるので、使用されるガス（たいていはアルゴン）が規定されて吸引することになる。これもガス排出部により実現されるのが好ましい。カバーはガスを供給するための装置も備えているのが好ましい。従って当業者に知られている“クロスフロー”は各磁電管を介して実現されることができるのが有利である。ガス排出と供給は、例えば担持体ドラムの中空の軸により行われることができる。他の好ましい実施形態は、担持体ドラムが１つのあるいは両方のそのシリンダーデッキ面に開口部を備え、これらの開口部は加工位置でガス排出部の吸引開口部と一致しており、かつ回転行程中に担持体ドラムの支承部により覆われている。ガス供給の場合も同様に行われることができる。

高周波の交流電圧を使用する場合、ＨＦ発電機と磁電管の間の電力調節のために、大抵の場合、調節装置（マッチボックス）が使用される。これは担持体ドラムに配置されるのが好ましい。これは各磁電管の一つの連結点若しくは複数の連結点に対する必要な伝送線の長さを短くするのが有利である。マッチボックスはこの目的で固有の真空気密な容器内に配置されているのが好ましい。マッチボックスの容器は、空気により、あるいは有利には不活性ガス（例えば乾燥した窒素）により満たされている。

単純で好ましい実施形態において、加工装置は、例えば磁電管あるいはターゲット材料は、装置の停止中に交換される。この目的で真空室は整備用のドアを備えているのが好ましい。しかし別の好ましい実施形態は、磁電管においてそれらのターゲット材料が消耗されており、これをその場で交換することが可能であることを考慮している。この目的で磁電管はある位置に回転され、この位置において整備されるべき磁電管は作動位置から交換位置に回転される。担持体ドラムの交換位置は作動位置に対置されているのが好ましい。この位置では、担持体ドラムにターゲット材料の交換を可能にするエアロック装置を配置することが可能である。その際に、第一の実施形態は、消耗されるターゲット材料が担持体ドラムの正面に引出され、かつエアロック内で仮保管され、次いで導出されることを意図している。同様にエアロックにより、新たなターゲット材料が導入され、正面から磁電管内に案内され、そこで固定される。この解決手段では、エアロック開口部が、棒状のターゲット材料の横断面積よりも多少大きい必要があるだけなので、エアロック開口部の封隙されるべき横断面は小さいのが有利である。ターゲット材料の交換は自動化されて、および／またはターゲット材料を真空状態で取扱う間にマニピュレータで行われるのが好ましい。

別の好ましい実施形態は、ターゲット材料担持体ドラムの側面に対して垂直に取出すエアロック開口部を意図している。この場合、設備の幅が並列に接続されたエアロック装置により上げられない。ここでもターゲット材料の交換は好ましくは自動化されて、および／またはターゲット材料を真空状態で取扱う間にマニピュレータで行われる。

別の好ましい実施形態は、ターゲット材料の代わりに、棒状の磁電管が全て交換されることを意図している。この実施形態は、特に供給導管の使用と関連付けられているのが有利であり、これらの供給導管は自動化された接続により作動位置の磁電管と接続される。別の好ましい実施形態は、供給導管が担持体ドラムの正面に一体化されており、かつそこで磁電管に通じていることを意図している。担持体ドラムの正面には磁電管との着脱可能な接続部があるのが好ましい。

有利な運転モードは、作動位置での磁電管の運転中に、磁電管ドラムの位置により消耗されたターゲット材料を備えた磁電管が交換位置にあることを意図している。次いでターゲット材料あるいは消耗されたターゲット材料を備えた磁電管は、被覆作業を中断することなく交換されることができる。同じくこのような磁電管での別の必要な整備作業も可能である。

特に好ましい実施形態は、エアロックが一つあるだけでなく、複数のエアロックもあることを意図している。これらのエアロックは、作動位置にない磁電管を被覆中に占める位置に相当するのが好ましい。従って複数の磁電管は同時に新しいターゲット材料を備えているか或いは整備されることができる。

別の好ましい実施形態は、垂直に支承された円筒状体を備えた磁電管ドラムを意図している。磁電管は磁電管ドラムにおいて起立するように小さい丸いスパッタリング磁電管として配置されている。この場合、“丸い”とは、磁電管がコップ状に構成されており、かつ水平横断面がほぼ円形であることを意味する。被覆材料の排出は上方に向かって磁電管円筒のデッキエリアから行われる。一つの磁電管あるいは運転中である複数の磁電管は穿孔されたスクリーンから解放され、従って被覆材料は排出されることができる。他の磁電管はスクリーンにより覆われている。磁電管を一つだけ解放する回転可能に支承された穿孔されたスクリーンがあるのが好ましく、運転中にある磁電管は解放される。しかし解放されない磁電管は、安定し作業点をその使用位置まで達するように、すでに運転中であるのが好ましい。磁電管ドラムは、被覆工程のために近づけられるべきである磁電管を必要な位置に持って行くように、垂直軸線を中心に回転される。加工中に、任意で別の回転が行われることができる。

同様に被加工物は、主軸に沿って水平の磁電管ドラムを使用する際のように、任意の回転の場合、磁電管を越えて先まで移動されるのが好ましい。被加工物の並進及び回転運動のための対応するパラメータは、予め計算される。垂直な磁電管ドラムでは、回転対称である必要が無い被覆層の厚さのプロファイルが被加工物上で作られるのが有利である。このように例えば所望の被覆膜の厚さの勾配を備えた自由曲面あるいは球状部を作る際に有利である。

磁電管の軸は中空であるのが好ましく、従って磁電管に対する導管の接続はここでも軸により行われるのが好ましい。

到来する短い丸い磁電管をここで使用する場合にも、ターゲット材料の消耗とこれにより必要な補償は、限定的なパラメータである。従ってこの際に、好ましい実施形態の場合、磁電管がスクリーンと反対を向いた磁電管ドラムの面から交換されることができることを意図されている。この目的で導管は電気、ガスおよび高周波のために着脱可能に磁電管に接続される。必要な場合には、導管は外され、エアロック構造体は磁電管に近づけられる。次いで磁電管はその全部が磁電管ドラムから分解され、補充の磁電管が嵌め込まれる。その後、導管は再度固定される。

設備全体（真空設備）ならびに被覆工程は、データ処理装置により制御されるのが好ましい。この目的で設備には複数のセンサーがあり、これらのセンサーは被加工物の位置と状態の他に、ターゲット材料と磁電管の位置、運転及び損耗に対する情報ならびに設備内の真空の状態等を確定する。これらのセンサーは収集されたデータを無線であるいは有線でデータ処理装置へ伝送し、このデータ処理装置はこれらのデータを次に評価しかつ真空設備の制御決定に取り込む。ターゲット材料と磁電管の交換も、場合によりデータ処理装置（あるいは別のこのために設けられたデータ処理装置）により制御される。特に被覆工程は、必要とされる被膜厚さ、層数、被覆時間、被加工物と作動位置での磁電管の間の間隔、送り速度そして場合によっては回転速度等のような特徴的データを確定するために、真空設備のデータ処理装置あるいは別のデータ処理装置で予め計算される（モデル化される）。次いでこれらのデータは、計算がそこでまだ行われなかった場合に、真空室のデータ処理装置に伝送される。

水平方向の軸線と垂直なエアロックを備えた磁電管の本発明による構造体の概略図を示す。 水平方向の軸線と垂直なエアロックを備えた磁電管の本発明による構造体の概略図を示す。 覆われた磁電管と水平方向のエアロックを備えた本発明による構造体の概略図を示す。 図４ａ〜４ｆはカバーを備えた磁電管ドラムの実施形態の概略図を示す。カバーに対する作動位置にない磁電管の間隔状態と基体に対する作動位置での磁電管の間隔状態は、実際的には示されていない。 真空室内部に供給部とリニアモータを備えた本発明による装置の概略図を示す。 真空室の外部に供給部とリニアモータを備えた本発明による装置の概略図を示す。 平面図による供給部と側方に配置されたエアロックを備えた本発明による装置の概略図を示す。 カバーに対する作動位置にない磁電管の間隔状態と基体に対する作動位置における磁電管の間隔状態を概略的に示す。両間隔は本発明によれば同じかあるいはほぼ同じである。

図１は水平方向の軸線（４２）を有する磁電管ドラムを備えた本発明による構造体の概略図をしめす。特に加工品が三つの位置３ａ、３ｂ、３ｃに示されている。これらの位置は順々に到達される。従って同時に加工される三つの被加工品ではない。

図２は垂直方向の軸線（４２）を有する磁電管ドラムを備えた本発明による構造体の概略図を示す。特に被加工品が三つの位置３ａ、３ｂ、３ｃに示されている。これらの位置は順々に到達される。従って同時に加工される三つの被加工品ではない。本発明による装置の図２の実施形態は、それらのパラメータでは第一の例に相当する。垂直方向の軸線（４２）により、次のコーティング手順を実行する磁電管（４１）は、作業位置に移動され、同時に穿孔されたスクリーン（４３）は、作業位置での磁電管（４１）の飛散されるターゲット材料の粒子のためのその開口部を開放する。

本発明による装置の図３の実施例は、真空室（１）を備え、この真空室内に、主軸（２）は担持体により４０００ｍｍの長さでもって形成される。１５００ｍｍまでの直径を有する被加工品（３ａ、３ｂ、３ｃ）を収容できるように、真空室の幅は、２０００ｍｍである。担持体（２）には、１０００ｋｇまでの負荷を収容することができる懸架装置（２１）が配置されている。さらにこの懸架装置は、被加工品（３ｃ）に軸（３１）を中心にした３Ｈｚまでの回転を与えることができる。被加工品も異なる寸法で加工することができるように、被加工品は装置の外側で均一な担持体システム（支持具）内に挿入され、従って新たな共通の被加工品を形成する。被加工品と担持体システムは、真空室の内部で懸架装置（２１）により共通に収容される。磁電管ドラム（４）は、１７０ｍｍの長さの、等間隔で側面に配置された状態で四つの平らな磁電管（４１）を備えている。磁電管ドラム（４）の直径は１０００ｍｍである。磁電管の運転のために、真空室には、約２×１０^−３ｍｂａｒの中心作動圧力が調節される。しかし作動圧力は、一般的に約２×１０^−４ｍｂａｒから２×１０^−２ｍｂａｒまで変わることができる。真空室の内部で正確な動作条件を守るためにかつ環境からの汚染を防止するために、真空室は１×１０−７ｍｂａｒ未満の基本圧力までの真空にされることができる。真空室はこの目的でベークアウト可能であるか或いは温度調節可能であるのが有利である。

エアロック（１１）は８００ｍｍの高さの場合、２０００ｍｍｍ×２０００ｍｍの開口幅を有する。被加工物（３ａ）は真空装置（３３）内で開いているエアロック（１１）内で、搬送装置（５）のローラ上で真空室内へ移動され、吊上げ装置（１１５）により持上げられ、自動的に懸架装置に連結される。その後、被加工物（３ｃ）は搬送装置（２）の主軸に沿ってリニアアクチュエータにより進められ、そして回転状態にされる。磁電管ドラム（４）の磁電管（４１）は、被加工物の実際の加工が始まる前にすでに起動された。磁電管ドラムはカバー（４４）により取囲まれており、このカバーは被加工物の方向に進行可能な覆い（４４１）を有する動作開口部を備えている。磁電管ドラム（４）のカバー（４４）は、磁電管（４１）から、被加工物（３ｃ）が作動位置で磁電管（４１）の上方にある距離と同じ程度に離れている。従って、磁電管（４１）はすでに安定したプラズマ状態に達しており、かつ作動位置で起動される必要はない。被加工物の引渡しと同時に、塗布すべき材料をターゲット材料として含んでいる磁電管（４１）は作動位置に移動される。磁電管（４１）はすでに起動されているので、磁電管は作動位置で早速安定した運転に達し、２，００ｍｉｎで回転する被加工物（３ｃ）は、規定された速度で、かつ磁電管（４１）のターゲット表面に対して６０ｍｍの間隔で磁電管の上方へと移動される。その際に、第一の被覆層は被加工物（３ｃ）の加工すべき表面に付着する。典型的な速度プロファイルは、０．１ｍｍ／ｓと３０ｍｍ／ｓの間の速度変化を含んでいる。この速度変化を達せられるように、リニアモータ駆動システムが使用されるのが好ましい。被加工物とターゲット表面の間の間隔は、約５０ｍｍから約１００ｍｍまで調節されることができる。被加工物（３ｃ）が磁電管（４１）を完全に通過するのと同時に、その運動は減速されかつ向きを逆にされる。同時に、磁電管ドラム（４）は最も近い起動された磁電管（４１）がいまや作動位置に達するようにその軸線（４２）周りに回転される。最も近い磁電管（４１）は、いまや似た方法で次の被覆層を塗布するが、磁電管は回転する被加工物（３ｃ）により通過される。

図４ａ〜４ｆは磁電管ドラム（４）の異なる形態と所属するカバー（４４）を示す。図４ａには磁電管ドラム（４）上の四つの磁電管（４１）を備えた単純な実施形態が示されている。被加工物（３ｃ）はカバーと磁電管の作動開口部（４４２）の上方で作動位置（４５）に移動される。カバー（４４）はここでは円形の横断面を備えている。

図４ｂにはカバーが八角形で構成されている。四つの磁電管が示されており、８までは意味がある磁電管（４１）はいずれもカバー（４４）の平らな部分と向い合せにある。これは特に有利である。その理由は、プラズマの安定性がここでは特に作動位置のすぐ近くで待ち受けられる状態にある幾何学配置で行われることにある。

図４ｃでは磁電管ドラム（４）は、磁電管（４１）を担持するアームを備えた軸として構成されている。

図４ｄによる実施形態は、同様に八角形で構成されている磁電管ドラム（４）を備えている。従って八角形のカバー（４４）と共通で、有利な幾何学配置が生じ、この幾何学配置の場合、磁電管ドラム（４）の面はカバー（４４）の面に対向している。図では磁電管（４１）で覆われていない面も加工装置を取付けるために準備されているのが好ましく、従って変更される科学技術上の工程への転換の枠組み内で反応されることができる。

図４は一実施形態を示しており、この実施形態において磁電管ドラム（４）は破線で示されており、従って磁電管ドラム（４）の中空の中心軸を介して行われるガス吸引部は、ガスを磁電管ドラム（４）とカバー（４４）の間の中間空間から吸引する。
従ってガス吸引部への圧力条件の有利な均一化は真空室内で行われる。

図４ｆによる実施形態は磁電管ドラム（４）の内部における磁電管（４１）のマッチボックス（４６）の配置を概略的に示している。カバー（４４）はこの実施形態では複数のガス吸引開口部（４４３）を備えており、これらのガス吸引開口部は磁電管ドラム（４）とカバー（４４）の間の中間空間からのガスの吸引を可能にする。このようにして、中間空間内における真空の条件は真空室（１）内の真空の条件に近くなることが保証される。

図５による実施形態は供給部（７）を概略的に示している。これは供給部内部においては中空でありかつ供給導管兼データラインから懸架装置への供給を可能にする。供給部（７）は軸（２）を備えた搬送承知に沿って懸架装置（２１）の運動に追従する。運動中に真空気密な条件を保証するために、供給部は運動に追従するダイヤフラムベローズシール（７１）を備えている。懸架装置（２１）において、モータ（２２）は真空気密なカバーに配置されており、このカバーは被加工物（３ｃ）の回転運動を実現する。吊上げ装置（１１５）の他に現在の実施形態にはイオン源（６）が図示されており、このイオン源により被加工物（３ｃ）の別の加工が可能になる。この目的で被加工物（３ｃ）はイオン源（６）の上方に位置決めされることができる。回転運動と主軸（２）に沿った並進運動により、被加工物（３ｃ）のイオン源に向いた側における各任意の点の加工が可能になる。イオン源（６）の箇所には、他の加工装置兼分析装置（例えば顕微鏡）も配置されていてもよい。

図６は本発明による装置がどのように実現され得るかを概略的に示している。補強部材（７４）は外部にある補強部材（７４１）を介して搬送装置を磁電管ドラムの保持部（７４２）と接続している。この補強システム（７４）は補強部材（７４１）を用いて主軸（２）を備えた搬送装置を、ダイヤフラムベローズスルーホールを介して固定する。磁電管ドラム（４）の保持部（７４２）も、ダイヤフラムベローズスルーホールを介して案内される。それにより真空室と運動システムの機械式の連結が可能であり、基体の必要とされる精密さが達せられる。

図７は本発明による装置を平面図において概略的に示しており、この装置において、エアロック（１１）は側方の構造体として実現されている。主軸（２）を備えた担持装置は、ここでは複式の担持装置として構成されている。双方の平行な担持体（２）上で、懸架装置（２１）は主軸に沿って移動し、この懸架装置はここでは両担持体（２）の間の真ん中で両担持体に対して平行に走る（図示されていない）。磁電管（４１）は待機位置（本当は覆い隠されているが、ここでは開口部内で目に見える）に示されており、磁電管（４５）は作動位置に示されている。磁電管（４５）は、カバーの作動開口部（４４２）を通って移動される際に、作動位置の磁電管は被加工物（３ｃ）を加工する。懸架装置（２１）の運動と同期された状態で、駆動装置（７３）の運動が行われる。これも複式の担持装置（７２）として構成された担持装置上で、主軸の方向に可動に配置されている。エアロック（１１）の側方の配置は、被加工物（３ｄ）を供給部（７）の担持装置（７２）による妨害無しでエアロック（１１）内に移動させ或いはエアロックから外側に移動させることを可能にする。プロセス室内部での大気領域と引渡し位置兼引受位置との間の被加工物の引渡しとピックアップは、いわゆる搬送担体により行われる。この目的で搬送担体は、異なる被加工物の測定のための選定される搬送システムと担持体システムに合わせられている。搬送システムとして、図７には例えばローラ搬送システムが図示されている。／

図８は図４ｆに相当する本発明による実施形態を概略的に示している。
磁電管を作動位置の外側にあるのを見出す条件を作動位置での磁電管の条件に合わせる本発明の思想を明確にするために、図８では、カバー（４４）に対する作動位置の外側の磁電管の間隔（Ａ）と基体（３ｃ）に対する作動位置での磁電管の間隔（Ｂ）が記入される。間隔（Ａ）が間隔（Ｂ）と同じかほぼ同じでなければならないことが重要である。条件をさらに均一化するために、カバーにおける吸引開口部（４４３）を介して、作動位置にない、磁電管から放出されるガスの吸引が行われる。このようにして、カバー内での圧力条件は真空室内の条件に相当する。ガスの吸引は吸引開口部（４４３）により行われ、この吸引開口部は磁電管に対向している壁ではなく、磁電管に対して側方に配置された壁において取付けられている。このようにして、作動位置においても予期されねばならないガスの流れが模造され、それにより真空室のガスの吸引はガスの流れに対して基体の側方で通り過ぎる。

１ 真空室
１１ エアロック
１１１ 真空室に対するエアロックのスライドユニット
１１２ 環境に対するエアロックのスライドユニット
１１３ エアロックのガス排出口
１１４ 真空室のガス排出口
１１５ 被加工物を持上げるための吊上げ装置
２ 主軸を備えた搬送装置
２１ 懸架装置
２２ 懸架装置の内部のモータの真空気密なカバー
３ａ エアロック内の被加工物
３ｂ 搬送装置における真空室内への吊上げ運動後の被加工物
３ｃ 移動及び回転状態における加工中の被加工物
３ｄ エアロック入る前のローラ装置上の被加工物
３ｅ 真空室内の吊上げ運動前の被加工物
３ｆ 被加工物の回転運動
３１ 被加工物が加工中に回転される回転軸線
３２ 被加工物の加工すべき表面
３３ エアロックに入る際の被加工物の吊上げ運動
３４ 被加工物に対する磁電管による粒子流
４ 磁電管ドラム
４１ 個々の磁電管
４２ 磁電管ドラムの回転軸
４３ 穿孔されたスクリーン
４３１ 穿孔されたスクリーンの開口部
４４ 磁電管ドラムのカバー
４４１ 磁電管ドラムのカバーの作動開口部の覆い
４４２ 磁電管ドラムのカバーの作動開口部
４４３ カバーのガス吸引開口部
４５ 作動位置での磁電管
４６ 磁電管の高周波に適応するためのマッチボックス
５ 被加工物を搬送するためのローラ装置
６ イオン源
７ 供給部
７１ ダイヤフラムベローズシール
７２ 真空室の外部の供給部の担持装置
７３ 供給部の駆動装置
７４ 互いに向き合う主軸と磁電管ドラムの定義と正確な配置のための補強システム
７４１ 補強部材
７４２ 磁電管ドラムの保持部
Ａ カバーに対する、作動位置にはない磁電管の間隔
Ｂ 基体に対する作動位置での磁電管の間隔

Claims (22)

1. 真空室を備えた、表面を加工するための装置であって、この装置が運動の主軸と少なくとも一つの被加工物の収容部を有する搬送装置と、
   被加工物に向かう開口部を備えたカバーにより取囲まれている、少なくともその上に配置された二つの加工装置を有する回転可能な担持体ドラムを備えており、
   少なくとも一つの加工装置が、カバーの開口部における被加工物に対する作動位置で整向されている前記装置において、
   作動位置において加工すべき表面から加工装置への間隔が、作動位置にない一つの加工装置あるいは複数の加工装置からカバーまでの間隔とほぼ同じであることを特徴とする装置。
2. 担持体ドラムが同種のあるいは異なる加工装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 加工装置が、磁電管および／またはイオンビーム源および／またはプラズマ源および／または蒸着源および／または活性化源および／またはパルスレーザー堆積源および／または光学式観察装置および／または分光器および／またはレーザービーム源であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 担持体ドラムの回転軸線が水平方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 加工装置が基体の全幅に被加工物を被覆するのに適している棒状の磁電管であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 加工装置の前の開口部が作動位置で閉鎖されることができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 担持体ドラムの回転軸線が垂直方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 加工装置が円形の磁電管であること、そして磁電管ドラムおよび／または穿孔シートが回転されることにより、磁電管が作動位置で穿孔されたスクリーンを通って開放されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. カバーがガス排出口および／またはガス供給部を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
10. ガス排出口は、作動位置において加工装置が存在するのと同じガス流を作動位置にない加工装置において生じさせるのに適していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 吊上げ運動、下降運動あるいは前進運動のための装置が、エアロックから搬送装置へ、あるいは搬送装置からエアロックへと被加工物を引渡すために設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置。
12. 複数のセンサが設けられており、これらのセンサが、磁電管ならびに被加工物の状態と運転を検出し、かつこれらのデータを無線であるいは有線でデータ処理設備へさらに渡すのに適しており、その際に、データ処理設備が、被加工物の移動と回転も、位置決めも、場合によってはターゲット材料あるいは磁電管の交換も制御するのに適していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一つに記載の装置において、被加工物の表面を加工するための方法において、少なくとも以下の工程、すなわち
    ａ）搬送装置で被加工物を保持する工程、
    ｂ）使用すべき加工装置が作動位置に達し、かつ稼働できる加工装置になるまで担持体ドラムを回転させる工程、
    ｃ）稼働できる加工装置に対して僅かな間隔でもって主軸に沿って被加工物を移動させ、その際に、第一の加工技術が被加工物に適用される工程、
    ｄ）意図された表面状体に達しているまで、工程ｂ）とｃ）を繰り返す工程が実行されることを特徴とする方法。
14. 被加工物が工程１３．ａ）の前にエアロックを用いて真空室内に移動され、かつ工程１３．ｄ）の後でエアロックから外へ移動されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 工程１３．ｃ）が数回にわたり次々と各々逆の運動方向でもって主軸に沿って実行されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 工程１３．ｃ）が可変の進行速度でもって実行されることを特徴とする請求項１３または１５に記載の方法。
17. 工程１３．ｃ）が可変の進行高さで加工装置の上を通って作動位置で実行されることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一つに記載の方法。
18. 被加工物が少なくとも工程１３．ｃ）の間に、一つの平面内で、主軸と加工装置の最短接続部に対して垂直に作動位置で回転することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の方法。
19. 加工装置が磁電管であることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか一つに記載の方法。
20. ターゲット材料および／または磁電体が、作動位置にある他の磁電体の運転中に本来の位置に変更されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 作動位置にない磁電体も起動されていることを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。
22. 基体に複数の被覆層を付着させるための請求項１３〜２１のいずれか一つに記載の方法の使用。

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