JP5224810B2 - 真空コーティング設備及び方法 - Google Patents

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Description

[説明]
本発明は、包括的には、基板上への真空コーティング又は真空蒸着の分野に関し、特に、本発明は、真空コーティングシステム装置及び真空コーティング方法に関する。
様々な真空蒸着の方法、例えば、物理蒸着及び化学蒸着が既知である。基板をコーティングする堆積法の選択は、特に堆積が意図される材料に応じて決まる。概して、特に全ての堆積法が特定の層組成物に等しく適しているわけではない。例えば、蒸気圧の低い層は、蒸着コーティングによって施すことができないか、又は施すことができても不十分である。他方、プラズマ化学蒸着を用いて導電層を施すことには遮蔽効果に起因する問題がある可能性がある。
WO00/52221号は、細長い基板の同時PVD及びCVDコーティングの装置及び方法を開示している。細長い基板、例えば布又はフィルムが、PVDコーティング用及びCVDコーティング用のコーティングステーション内をガイドされ、コーティングステーション内にある基板の各領域が同時にコーティングされる。コーティングステーションは、互いに空間的に、基板用の開口を有するバリアによる真空技術を用いて分離される。
しかしながら、このような方法は、基板の寸法が小さいため多くの基板で不可能である。
さらに、異なる層を連続的に施すことが望ましい場合がある。特にPVDプロセス及びCVDプロセスの特定の組み合わせにおいて、プロセス同士が互いに干渉し合うことができないように、PVDコーティングとCVDコーティングとを順次行わせることが有利、さらには必要であり得る。例えば、ターゲット表面が十分に保護されていない場合、CVDコーティング用の酸素を含有する大気が、スパッタリングプロセス用のターゲット材料の望ましくない酸化を引き起こす可能性がある。
様々な堆積法を用いた真空蒸着を改善することが本発明の目的である。この目的は、独立請求項による装置及び方法によって非常に驚くほど簡単に直接的に達成することができる。有利な構成及び改良点は、従属請求項に記載される。
したがって、本発明は、基板の真空コーティング用装置であって、真空室と、少なくとも1つの基板を保持する装置と、プラズマインパルス化学蒸着(plasma pulse-induced chemical vapor deposition、PICVD)用の装置を有する真空室の少なくとも1つの第1のコーティング領域と、少なくとも1つのスパッタコーティング用の装置を有する真空室の少なくとも1つの第2のコーティング領域と、基板をコーティング領域に搬送する搬送装置とを備えることを特徴とする基板の真空コーティング用装置に関する。
特に本発明による真空コーティング装置を用いて実施することができる本発明による基板の真空コーティング方法は、少なくとも1つの基板を真空室内に保持し、コーティングの少なくとも1つの層(level)を、真空室の少なくとも1つの第1のコーティング領域でプラズマインパルス化学蒸着(PICVD)を用いて基板に堆積(deposited)し、コーティングの少なくとも1つの層を、真空室の第2のコーティング領域でスパッタリングによって堆積し、そして基板を搬送装置でコーティング領域に搬送する方法である。
全ての従来の方法をスパッタリングに用いることができる。特に、成膜速度が比較的速いことから、マグネトロンスパッタ装置が想定される。しかしながら、他の方法、例えば、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング(ECRスパッタリング)又はイオンビームスパッタリングを用いることも可能である。
本発明の状況におけるコーティング領域という用語は、配置された基板をコーティングすることができる真空室内の領域を意味することが意図される。PICVDコーティングでは、特に、真空蒸着用のプラズマがコーティング領域において生成される。
特に、基板は、搬送装置を用いてコーティング領域に順次配置することができ、多層(multilevel)コーティングを生成するためにコーティングの少なくとも1つの層をコーティング領域においてそれぞれ堆積させることができる。
1つのコーティングシステム内における本発明によるPICVDコーティング及びスパッタコーティングの組み合わせにより、通常は個別のシステムでしか生成することができず、或る状況下では大気成分での酸化又は他の反応を引き起こすこともあるコーティングを堆積させることが、ここで初めて可能となる。さらに、PICVD法は、パルス持続時間中にのみ高い放射電力が送られるため、基板にわずかな熱負荷しかかけることなくプラズマの生成のための高い放射電力を可能にする。このように、本発明によれば、少なくとも1つのスパッタ層及び少なくとも1つのPICVDコーティング層を含むコーティングを有する、新規のコーティング基板を生成することも可能である。本発明を用いてこのような製品をより経済的且つ迅速に製造できるだけでなく、このような製品は、大気と接触することなくこれらの方法がその場で組み合わせられるため、特にコーティングの外部からの汚染が少ないという点でより優れた品質も有する。
本発明による方法の経済的継続性を高めるために、複数の基板を同時に搬送する搬送装置を設けることも好都合である。したがって、基板を搬送装置に配置して、連続的又は同時にコーティングすることができる。このような配置は、基板の全てに同じコーティングを設ける必要がないため、実験室又は試験作業にも適している。むしろ、これにより、入力プロセス又は出力プロセスを伴わずに異なるタイプのコーティングを堆積させることができ、例えば一連の測定又は試験をこうして実施することができる。
特定の層を生成するために、他方では、スパッタコーティング中に制御された反応を誘発することが望ましい場合もある。本発明の一改良点によれば、スパッタリングは反応性スパッタリングも含むことができ、又はスパッタコーティング装置(apparatus)は反応性スパッタ装置を含むことができる。
この場合、反応室において堆積層と酸素及び/又は窒素を含有する大気との反応を誘発するために、反応室内に酸素及び/又は窒素を導入することによって、特に酸化物層及び/又は窒化物層を生成することができる。本発明の一改良点によれば、例えばこれは、層にスパッタリングが施されている間にターゲットの汚染を引き起こすことなくそれぞれ行うことができ、このとき、ターゲットのスパッタリング用の酸素及び/又は窒素を含有するプラズマがガス成分に従って生成される。このガスは、例えば、PICVDコーティング装置用のガス供給源を用いて第1のコーティング領域に導入され得る。
反応の制御によってコーティングを変換するのにさらに可能性があるのは、酸素又は窒素を含有するプラズマを用いて、真空室においてコーティングの少なくとも1つの堆積層を窒化又は酸化することである。本発明による装置の一実施形態によれば、この目的で、窒素及び/又は酸素を含有するプラズマを生成する装置が設けられる。特に、PICVDコーティング装置又はスパッタコーティング装置は、窒素及び/又は酸素を含有するプラズマを生成する装置がこれらの装置の少なくとも1つの構成要素となるように、このようなプラズマを生成するように設計することもできる。この場合、本発明の一実施形態によれば、コーティングの或る層が真空室の少なくとも1つの第1のコーティング領域で基板にスパッタリングされ、基板は、酸化物層及び/又は窒化物層を生成するために、搬送装置によって第2のコーティング領域に配置されて酸素又は窒素を含有するプラズマを用いてそこで酸化又は窒化される。このような酸化物層及び/又は窒化物層の層厚をより厚く生成するために、このプロセスは、コーティング領域間で基板を繰り返し搬送することによって複数回行ってもよい。
PICVDコーティング装置又はスパッタコーティング装置によって生成されるプラズマは、プラズマを用いて基板表面を活性化又は洗浄するために用いることも有利であり得る。例えば、酸素及び/又は窒素を含有するプラズマも、この目的で用いることができる。活性化は、続いて施される層の付着を高めるために、特にPMMA基板等のプラスチック基板に好ましい。概して、活性化及び/又は洗浄は、前処理、中間処理、又は後処理ステップとして実施され得る。
本発明のさらに別の実施形態によれば、本装置は、基板を回転させる1つ又は複数の装置を備える。例えば、搬送装置による基板の回転を用いて、円形搬送路上のコーティング領域内に基板を移動させることができる。特に、コーティング領域は、この場合、搬送装置の搬送路の円形部分の円周方向に沿って配置され得るため、基板は、搬送路に沿った回転によってコーティング領域に移動させられ、コーティング装置の前に配置されてコーティングされる。さらに、対応する装置を用いて複数の軸を中心に基板を回転させることも有利であり得る。本発明の状況における搬送路という用語は、基板又は基板ホルダを真空室内で移動させる際に沿う経路を意味することが意図される。
本発明のさらなる実施形態によれば、複数の基板の移動は、融通性及び適合性のあるコーティングプロセスを可能にするために、互いに独立して駆動される。この目的で、搬送装置は、基板を移動させる複数の装置を備えることができることも有利であり、これらは互いに独立して駆動することができる。
本発明のさらに別の実施形態によれば、基板は、対応する設計の搬送装置を用いて真空室において直線移動させられる。例えば搬送路が直線部分及び円形部分を備える場合、当然ながら、基板の直線移動を基板の円形移動と組み合わせることもでき、又は基板が回転可能なホルダ上で直線的にガイドされる。基板の直線移動に関連して、一改良点によれば、プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置又はスパッタコーティング用の装置の少なくとも1つが、搬送装置の搬送路の少なくとも1つの直線部分に沿って配置されることで、基板が搬送中に個々のコーティング領域に入るようにすることも好都合である。
本発明による方法の有利な一改良点によれば、特に、基板はコーティング中に移動させられる。これは、基板を移動させることによってスパッタコーティング又はPICVDプラズマコーティングの不均一性を均すことができるため、均一なコーティングを生成するのに特に適している。
基板を送ることに加えて、搬送装置はさらなる機能も有し得る。例えば、搬送装置を用いて、コーティング領域同士を分離することもできる。これは特に、真空室における圧力勾配を維持し、且つ/又は電磁遮蔽を得るのに適している。本発明の一改良点によれば、コーティング領域のこのような分離は、対向するプラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置とスパッタコーティング用の装置との間に配置される基板ホルダを搬送装置が備えることで達成され得る。
本発明のさらに別の改良点によれば、スパッタターゲットを覆うスクリーン装置もあり得る。これにより、スパッタターゲットは、スパッタターゲットの汚染を防止するように基板上の水又は例えば酸化物層を除去するために、プラズマインパルス化学蒸着中又は洗浄手順中に覆うことができる。同時に、スクリーン装置は、基板表面を保護するために、スパッタリング中、特にターゲットの洗浄中に、閉じた位置で、すなわち、酸化/窒化されたターゲット材料の堆積表面としてのターゲット表面の前で用いられる。
処理量を増やし経済的継続性を高めるために、本発明のさらに別の改良点によれば、複数の基板がコーティングの少なくとも1つの層で並行してもしくは同時に又は順次コーティングされ得る。複数の基板は、例えば、コーティング領域に一緒に配置され得る。プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の複数の装置及び/又はスパッタコーティング用の複数の装置もあり得る。この場合、これらの装置も少なくとも部分的に並行して動作させることができるため、例えば、同時に動作させたコーティング装置それぞれによって、コーティングの或る層が、割り当てられたコーティング領域に配置された1つ又は複数の基板それぞれに並行して堆積される。例えば、多層コーティングを形成するために、特定の層をそれぞれ堆積させながら基板に装置の各コーティング領域を通過させることもできる。
スパッタコーティング及びPICVDコーティングのいずれの場合も、各プラズマにプロセスガスが用いられる。この場合に生じる多量のガスを放出するために、高性能ポンプシステムを設けることが有利である。ポンプシステムの性能は、特に真空室とポンプシステムとの接続部の断面及び位置によって決まる。本発明の一実施形態によれば、1つのポンプ装置が真空室との複数の接続部とともに用いられる。特に、この実施形態の一改良点によれば、少なくとも1つの接続部が各コーティング領域に割り当てられ得る。例えば、接続部に接続されるポンプは、最小限の支出で最適な抽出ポンプ能力を得るために、種々のタイプのコーティング中に生じる多量のガスに従ったそのポンプ能力に応じた寸法にすることができる。本発明のさらに別の実施形態によれば、蒸着によってコーティングを施す少なくとも1つの装置がさらに設けられる。蒸着によって層を堆積させることができることにより、適用可能な層系の多様性をさらに高めることができる。
PICVDコーティング及びスパッタコーティングをコーティング室において組み合わせることにより、本発明による真空コーティング方法又は装置は、基板の多数の異なるコーティングの生成、例えば、異なる組成物の層を有する多層コーティング、交互の組成を有する交互多重層(alternating multilevel layers)、堆積させた接着促進層及び/又は勾配層を有するコーティングの堆積に適している。少なくとも1つの金属層及び/又は磁気層を、スパッタリングによって堆積させるとともに、例えば、コーティングの1つ又は複数のPICVD層と組み合わせることができる。好ましい応用は、特に、プラスチック基板のスパッタコーティングである。プラスチックは、多くの場合、スパッタリングによって耐久性のある層で十分にコーティングすることができない。しかしながら、本発明によれば、スパッタリングした層が十分に付着する接着促進層をPICVDによって堆積させることができる。
本発明に従って生成される層の応用分野及び機能は、それに対応して多岐にわたる。例えば、PICVDコーティングを用いて、下の層、例えばスパッタ金属層を、劣化、特に酸化から保護するバリア層を生成することができる。耐引掻き性(scratchproof)及び/又は非粘着性を有するコーティングを堆積させることもできる。光学的機能を有するコーティングは、広範囲の分野にわたり、例えば、本発明に従って施すことができるブルーミング層又は干渉フィルタ層である。
本方法は、導電性の透明層を生成するのにも非常に適しており、これは続いて1つ又は複数のさらなる層によって保護することもできる。このような層は、付着を高めるために特にPICVDを用いて本発明に従って堆積される接着促進層に施すこともできる。特に、酸化インジウムスズ層の堆積がこの場合に想定され得る。特に、携帯電話又は特にPDA(「携帯情報端末」又はパームコンピュータ)又はタッチスクリーン用等のディスプレイが、このようなコーティングの1つの用途である。特にPDA又はタッチスクリーンでは、情報処理システムへの情報がディスプレイを接触することによって入力されるため、ディスプレイの耐引掻き性保護が耐用寿命の点で有利である。
ジルコニウム、ニオビウム、又はタンタル、例えばそれらの酸化物若しくは窒化物、又はこれらの材料との合金を含有する層も、概してPICVDによって生成することができるが、困難を伴う。しかしながら、本発明を用いて、このようなコーティングをスパッタリングし、有利には任意にPICVDコーティングと組み合わせることができる。
本発明のさらに別の改良点によれば、層の少なくとも1つの層が電子サイクロトロン共鳴スパッタリング(ECRスパッタリング)を用いて堆積される。この堆積法によって施される層は、多くの場合、特に高い密度及び無欠陥を特徴とする。このような層を生成するために、本発明による装置は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング用の装置を備え、この目的でスパッタコーティング装置の設計がそれに応じて適合されてもよく、且つ/又はプラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置及びスパッタコーティング用の装置に加えて電子サイクロトロン共鳴スパッタ装置が設けられてもよい。
本発明による方法の別の有利な改良点によれば、真空室又は基板の少なくとも一部が加熱される。この目的で、本装置は加熱装置をさらに備え得る。室の加熱は、例えば、室内でプロセスガス成分が沈殿するのを防止するために有利であり得る。さらに、基板の加熱は、例えば特に緻密層を生成するために層をスパッタリングするときに有利であり得る。
例示的な実施形態を用いて図面を参照して、本発明を以下でより詳細に説明する。同一及び同様の要素には同じ参照符号が与えられ、種々の例示的な実施形態の特徴は互いに組み合わせ可能である。
図1は、全体的に参照符号1で示す、本発明による基板の真空コーティング用装置の第1の実施形態の概略平面図を示す。
装置1は、真空室3を備え、真空室3の中には、基板5を真空室3のコーティング領域11、12に搬送する搬送装置7が配置される。装置1はさらに、コーティング領域11に割り当てられるプラズマインパルス化学蒸着(PICVD)装置9と、コーティング領域12に割り当てられるスパッタコーティング装置13とを備える。
図1に示す実施形態では、搬送装置7は、回転可能な基板ホルダ71を備え、そこに複数の基板5、例えば図1に示す装置では4つの基板5を配置して、回転によって同時に搬送し、連続的に又は場合によっては同時にコーティングすることができる。搬送装置7又はその基板ホルダ71上で基板5を回転させることにより、PICVD層又はスパッタ層を堆積させるために基板5それぞれをコーティング領域11、12に搬送することができる。この配置により、この例示的な実施形態は、円形搬送路を備え、これに沿ってコーティング領域11、12が配置される。
図1に示す実施形態では、搬送装置7の基板ホルダ71はさらに、対向するプラズマインパルス化学蒸着(PICVD)装置9とスパッタコーティング装置13との間に配置される。これにより、コーティング領域11と12との間及びコーティング装置9と13との間の或る程度分離が達成される。このようにして、コーティング領域11と12との間の少なくとも部分的な電磁遮蔽及び/又は圧力バリアが得られる。
プロセスガス及びスパッタガスを供給するために、コーティング領域11、12のガス入口171に接続されるガス供給源17がある。これにより、PICVD堆積用のプラズマを生成するため又は基板5のスパッタコーティング用のターゲットの陰極スパッタリングを行うために、ガス入口171によってコーティング領域11、12内に適当なプロセスガス又はスパッタガスをそれぞれ導入することができる。
割り当てられたガス入口171に加えて、スパッタコーティング装置13は、スパッタマグネトロン131、スパッタマグネトロン131への供給用の高圧電源ユニット133、電源ユニット133とマグネトロン131との間に接続されるアーク放電抑制装置132、及びスパッタターゲット135を備える。本発明のこの例示的な実施形態では、スパッタターゲット135を選択的に覆うために、スクリーン装置134がさらに設けられる。ターゲットを一時的に覆うことは、コーティングすべき1つ又は複数の基板5の特定の処理ステップ中の汚染を回避するのに特に有利である。例えば、スパッタターゲット135は、PICVDコーティングの沈殿物又は基板から出る水若しくは酸化物を回避するために、プラズマインパルス化学蒸着中、又は基板5上の水若しくは酸化物層を除去する洗浄手順中に覆われ得る。これに対して、室内にある基板は、スパッタターゲットの洗浄の手順中に、スパッタリングされた材料が沈殿しないよう保護され得る。通常の希ガスに加えて、ガス供給源を用いて、反応性スパッタコーティング用のさらなるガスもガス入口171を介して送られるスパッタガスと混合され得る。このようなガス、特に窒素及び/又は酸素は、PICVDコーティング装置9のガス入口171を介して導入することもできる。これらのガス成分により、続いて酸素及び/又は窒素を含有するプラズマがスパッタコーティング中に形成される。例えば、これらのガスの反応性ラジカルが続いてプラズマ中に形成され、これが層成分の酸化又は窒化を引き起こす。
プロセスガスの導入用のガス入口171に加えて、PICVDコーティング装置9は、プラズマに点火するための電磁放射を供給するアンテナ90、及びパルス電磁エネルギーを発生させる発生器92を備える。コーティング領域11への放射の入力を調整及び最適化するのに用いることができる調整ユニット91も、アンテナ90と発生器92との間に設けられる。発生器92は、例えば、マイクロ波を発生させるように構成され得る。PICVDコーティングには2.45GHzのマイクロ波周波数が用いられることが好ましい。
プラズマインパルス化学蒸着装置9は、PICVD層の堆積以外の機能も果たすことができる。本発明の一実施形態によれば、例えば、窒素及び/又は酸素を含有するプラズマを生成する装置が設けられる。プラズマインパルス化学蒸着装置9は、この場合、酸素及び/又は窒素を含有するガスをガス入口171から導入し、発生器92の動作中にコーティング領域11で酸素及び/又は窒素を含有するプラズマを生成することにより、窒素及び/又は酸素を含有するプラズマを生成するような装置として用いられ得る。このように、真空室3のコーティング領域12において基板5にコーティングの或る層をスパッタリングし、搬送装置7によってコーティング領域11に基板5を配置し、酸素又は窒素を含有するプラズマをそこで酸化又は窒化することによって、酸化物層及び/又は窒化物層を基板5に堆積させることができる。この手順は、特に、より厚い酸化物層及び/又は窒化物層を生成するために複数回にわたって繰り返してもよい。
窒素及び/又は酸素を含有するこのようなプラズマを用いて、本発明に従った基板のコーティング中の前処理及び/又は中間処理及び/又は後処理ステップとして、基板表面を活性化及び/又は洗浄することもできる。
真空室から排気してプロセスガスを放出するために、高真空ポンプ装置151及び中真空(fine vacuum)ポンプ装置152を有するポンプ装置15が設けられる。PICVDプロセス中にプロセス圧力を調節するために、圧力調節器153も設けられる。ポンプ装置15は、接続部154を介して室3に接続される。
基板5の積み下ろしを行うために、ローディング装置19がさらに設けられる。最も単純な場合、ローディング装置19は、基板を外側から嵌めて取り外すことができるローディングドアを備え得る。
真空室3を加熱することができる加熱装置20がさらに設けられ得る。これは、プロセスガス成分、特にコーティング前駆体の沈殿を防止するために、例えばPICVDコーティング中に有利である。基板ホルダ7も、基板5を加熱することができる加熱装置を備えることができる。基板の加熱は特に、スパッタリングを用いて堆積される層の品質を高めることができる。
図2は、本発明による装置1のさらなる実施形態を概略的に示す。この実施形態では、ポンプ装置15は、真空室3との複数の接続部154、155を備える。接続部154は高真空ポンプ装置151に接続され、接続部155は中真空ポンプ装置152に接続される。高真空ポンプ装置151は、さらなる圧力段として中真空ポンプ装置152を介して予圧ポンプ装置160に接続され、この場合、高真空ポンプ装置151及び中真空ポンプ装置152は、弁156を介して互いに分離され得る。
構成の異なるポンプ装置との接続部154、155は、特に、異なるコーティング領域11、12に割り当てられる。コーティング方法中には異なるガス圧力が概して用いられ、したがって領域11と12との間の圧力勾配が室内で生じ得るため、コーティング領域をポンプ装置15に個別に接続すると、特に効率的且つ高速な排気が確保されることで、コーティングステップ後にさらなるコーティングステップ用のプロセスガス又はスパッタガスを再び高速で導入することができるようになる。
図3は、基板ホルダ7を有する図1に示す搬送装置の1つの改良点を示す。図2に示すような搬送装置7の例示的な実施形態も同様に、複数の基板5を保持する基板ホルダ71を備える。基板5を個々のコーティング領域に搬送するために、基板ホルダ71は、軸72を中心に回転可能であるため、図1に示す装置1の場合のように基板5を円形搬送路に沿って送ることができる。基板5は、軸73を中心にそれぞれ回転可能でもあり、図22に示す例における軸73は、回転軸72に対して垂直である。例えば、基板5は、プラズマの不均一性を均すことによって均一なコーティングを得るために、プラズマでのコーティング中に一方又は両方の軸72、73を中心に移動させることができる。
図4は、本発明による基板の真空コーティング用装置1のさらに別の実施形態を示す。本発明のこの実施形態の搬送装置7は、複数の基板ホルダ71が配置され得るカルーセルを備える。カルーセルを用いて、基板(明確にするために図4には示さない)を有する基板ホルダ71が円形搬送路に沿って送られる。基板ホルダ71は、例えば、図4に示す例示的な実施形態に従って構成され得る。図4に示すような装置1の実施形態では、基板の移動は特に互いに独立して駆動され得る。この目的で、基板ホルダ71は、互いに独立して回転可能に搬送装置のカルーセル上に配置されるため、1つ又は複数の固定された基板を移動させるために互いに独立してそれぞれ駆動可能な装置を構成する。したがって、適当な制御装置(図示せず)、例えばコンピュータ支援コントローラを用いて、基板ホルダ71それぞれを、カルーセル上の他のホルダ71とは独立して各自の回転軸72を中心に回転させることができる。したがって、基板も、複数の軸、すなわちカルーセルの軸及び各機材ホルダの回転軸を中心に回転させることができる。例えば図3に示す基板ホルダ71で可能なように、さらなる軸73を中心とした基板の回転をさらに設けてもよい。
図4に示す実施形態はさらに、プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の複数の装置94、95、96、97、98、99及び基板のスパッタコーティング用の複数の装置134、135、136を備える。装置94、95、96、97、98、99及び134、135、136は、搬送装置7のカルーセル75の円周方向に配置されるため、プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置94、95、96、97、98、99又は基板のスパッタコーティング用の装置134、135、136のコーティング領域111、112、113、114、115、116、及び121、122、123も、円形搬送路の円周方向に沿って配置される。特に、コーティング領域111〜116及び121〜123の配置は、カルーセル75の基板ホルダ71の間隔に適合されるため、基板を有する基板ホルダそれぞれがコーティング領域の1つにあり、コーティングの少なくとも1つの層が堆積され得る。このように、複数の基板を搬送装置に配置して同時にコーティングすることも可能である。この場合、スパッタコーティング装置及びPICVDコーティング装置の全てを並行して動作させないことも実現可能である。例えば、意図されるプロセスシーケンスに応じて、これらの装置をグループごとに動作させることもできる。例えば、スパッタコーティング装置134、135、136及びPICVDコーティング装置94〜99をそれぞれグループごとに、但しPICVDコーティングとスパッタコーティングとでは概して異なる圧力範囲で連続的に動作させることが好都合である。
図4に示すような装置1の実施形態は、多数の異なる動作モードを可能にする。例えば、基板を、コーティング領域111、112、113、114、115、116、及び121、122、123に順次配置することができ、続いてそこでコーティングの少なくとも1つの層がそれぞれ堆積される。基板5は、コーティング領域111、112、113、114、115、116、及び121、122、123の全てを通過すると取り出される。本発明による方法のこの変形形態は、当然ながら、装置94〜99、134〜136のいくつかのみを用いて実施することもできる。PICVDコーティング装置は、コーティング領域111〜116に配置された全ての基板に同じタイプのコーティング層が同時に堆積されるように並行して動作させることもできる。同様の手順がコーティング領域121、122、123でも採用され得る。この場合、基板5が全てのコーティング領域を通過する必要はなく、複数の基板が並行して同時にコーティングされる。このような動作のために、図4に示すもの以外に、複数のスパッタ装置がPICVDコーティング装置と同様に設けられ得る。
スパッタコーティング装置134、135、136の1つ又は複数は、例えば電子サイクロトロン共鳴スパッタリングを用いて特定の緻密層を堆積させるために、ECRスパッタリング用の装置も備えることができる。
ローディング装置19に加えて、連続的な製造シーケンスを可能にするために、別個のアンローディング装置もこの実施形態で設けられる。
図5は、図4に示す実施形態の一変形形態を示す。図4に概略的に示す基板の真空コーティング用装置と同様に、図5に示す実施形態も、プラズマインパルス化学蒸着用の複数の装置94、95、96、97、98、99及び基板のスパッタコーティング用の複数の装置134、135、136を備える。しかしながら、図4に示す実施形態とは対照的に、基板を有する基板ホルダ17は、レーストラック形の搬送路に沿って送られる。したがって、基板は、搬送路の円形部分だけではなく長い2つの直線部分にも沿って、装置94、95、96、97、98、99のコーティング領域111、112、113、114、115、116、及び121、122、123に送られる。図5に示す装置1では、例えば、PICVDコーティング装置94、95、97〜99及びスパッタコーティング装置134、135、136は、搬送路の直線部分に沿って配置され、PICVDコーティング装置93は円形部分にある。
図6は、搬送装置のさらなる実施形態を有する本発明による装置1の一部を示す。本発明のこの実施形態の搬送装置は、ローラ77上でガイドされて基板5が直線搬送路に沿って載せられコーティング領域111、121、112、122に送られる、コンベヤベルトを備える。
したがって、図6に示す配置により、コンベヤベルト76は、基板5を直線移動させる装置を構成する。この実施形態のPICVDコーティング装置94、95及び装置134、135は、直線搬送路に沿ってコンベヤベルト76の上方に配置される。とはいえ、当然ながら、コンベヤベルトを用いて、例えば直線状及び曲線状、例えば円形部分を有する他の形態の搬送路を得ることも可能である。
コーティング領域111、121、112、122を互いに、また真空室の他の領域からより確実に分離するために、コーティング領域を区切るバリア21がさらに設けられる。バリア21は、例えば、コーティング領域間の圧力勾配を維持する役割及び/又は電磁遮蔽の役割を果たし得る。このようなバリア21は、例えば図1〜図5に示すような本発明による装置1の他の実施形態に設けることもできる。
図7は、本発明に従ってコーティングされた基板5の第1の例示的な実施形態を示す。基板5は、2つの対向する面51、52を備え、そのうちの面51には真空蒸着によってコーティング6が設けられている。コーティング6は、2つの層61、62を備え、そのうちの一方の層はPICVDコーティングによって施され、他方の層はスパッタリングによって施されている。スパッタリングされた層は、窒素及び/又は酸素を真空室に、又は代替的に窒素又は酸素を含有するプラズマに導入することによって、窒化又は酸化されている場合もある。コーティングの機能に応じて、層61及び層62の両方をPICVDコーティングによって堆積させてもよい。
例えば、下側の層61は、スパッタリングによって堆積された金属層であり得る。この場合、層62は、金属層を酸化から保護するバリア層としての役割を果たし、PICVDを用いて堆積され得る。例えば、ヘキサメチルジキロキサン(HMDSO)を含有するプロセスガスを用いて生成することができる酸化ケイ素層がこれに適している。金属スパッタリング層及びPICVDバリアコーティングを有する基板は、例えば、ランプリフレクタとして用いられ得る。このようなSiO層はさらに、耐引掻き性コーティングとして用いられ得る。
スパッタリング層61は、例えば、バリア又は耐引掻き性の層62が施される前に、本発明による装置で窒化又は酸化させることもできる。この目的で、層は、PICVDコーティング装置のコーティング領域において、酸素及び/又は窒素を含有するプラズマで窒化させることができる。特に薄層では、プラズマに点火することさえなく、窒素及び/又は酸素を導入することによって窒化又は酸化を行うことが可能であることが分かっている。より厚い層では、スパッタリング及び窒化又は酸化のプロセスを複数回にわたって繰り返すこともできる。窒化層61、例えば窒化チタン層を例えば用いて、装飾金効果を得てもよい。スパッタリング層61は、続いてPICVDによって堆積されたバリア層62で覆われる磁気又は磁化可能層であってもよい。このようなコーティングされた基板5は、例えば磁気データ媒体であり得る。
層61、62の一方は、例えば、ジルコニウム及び/又はニオビウム及び/又はタンタルを含有するスパッタリング層であってもよい。例えば、これらの元素の酸化物層の用途は、酸化物の高い屈折率に起因した光学的機能を有するコーティングである。
PICVDコーティング中の熱負荷が比較的低いことにより、Makrolon(登録商標)(PMMA)又はPP、PC等のプラスチックも基板5として用いることができる。この場合、例えば層の法線方向で炭層含有量が変わる勾配層の形態での接着促進層を、スパッタリング前にPICVDを用いて堆積させることが適していることが多い。
図8は、本発明のさらなる用途を示す。図8は、PDA、例えばパームコンピュータ80を示す。PDA80のディスプレイは、本発明に従ってコーティングされた1つ又は複数の基板5を有する表示パネル81を備える。表示目的に加えて、表示パネル81は、タッチスクリーンの場合と同様に情報を入力するのにも用いられる。この目的で、このようなパネルは従来、透明の導電層を備える。
問題は、表示パネルの光学特性、例えばその透明度が、時間を経るにつれてスタイラスでの入力及びそれにより生じる引掻き傷による悪影響を受ける可能性があることである。しかしながら、本発明では、このような表示パネル81の光学特性を永続的に維持するために、例えばスパッタリングされた導電層を耐引掻き性層及び反射防止層と組み合わせることができる。
図9は、本発明に従ってコーティングされた表示パネル81の一実施形態の断面図を示し、特にPDA又はタッチスクリーン用の表示パネルとして用いられ得るように、2つの基板53、54それぞれが多層コーティング6を有する。
表示パネル81は、いずれも本発明に従ってコーティングされた2つの基板53、54を備える。光透過を高めて干渉反射を減らすために、2つの基板は、本発明に従って堆積された交互多重層の形態の反射防止コーティング602を両面に備える。多層反射防止層は、例えば、交互の酸化ケイ素層/チタン層として設計され得る。この目的で、PICVDコーティング中にプロセスガス組成が変更され、この場合、酸化ケイ素層にはHMDSO、1つ又は複数の酸化チタン層には塩化チタン(TiCl)が、プロセスガス成分として用いられ得る。このような交互多重層は、光学干渉フィルタ等の他の用途で多重干渉層として用いることも有利であり得る。このようなフィルタの用途は、例えば、デジタルプロジェクタのカラーホイール、ダイクロイックミラー、又はLCDプロジェクタのカラーフィルタである。基板53、54それぞれの片面に、PICVDを用いて接着促進層600がさらに堆積され、スパッタリングによって酸化インジウムスズ層(ITO層)601がその上に堆積される。表示パネル81を製造するために、2つの基板53、54は、酸化インジウムスズ層601を互いに向き合わせてわずかな距離を空けて合わせられる。基板間の間隔を確保するために、例えばスペーサ層604が基板53と54との間に設けられ得る。入力スタイラスによって層表面に圧力が加えられると、基板53、54は互いに押し合わせられるため、2つの導電性ITO層が入力スタイラスの下で局部的に接触する。スタイラスを用いて行われる入力は、それにより生じる局部的な短絡の評価によって読み取られる。
表示パネル81の入力面を保護するために、好ましくはPICVDを用いて耐引掻き性コーティング603がさらにこの面に施される。耐引掻き性層603及び/又は接着促進層600は、層同士の付着を高めるために、層に対して垂直方向に徐々に変わる組成を有する層として、すなわち勾配層として堆積させることも有利であり得る。PICVDコーティングを用いると、例えば、プロセスガスの組成を連続的に変えることによってこれを容易に達成可能である。耐引掻き性層603を堆積させる前に、さらなる接着促進層を反射防止層602の上に堆積させることもできる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるのではなく、様々な方法で変更することができることが、当業者には明らかである。特に、個々の例示的な実施形態の特徴は、互いに組み合わせることもできる。
本発明の第1の実施形態による基板の真空コーティング用装置の概略平面図を示す。 図1に示すポンプ装置の変形形態を有するコーティング装置の概略図を示す。 搬送装置の基板ホルダの一実施形態を示す図である。 本発明による基板の真空コーティング用装置のさらなる実施形態を示す図である。 図4に示す実施形態の変形形態を示す図である。 コンベヤベルトを備える搬送装置を有する本発明による装置の他の実施形態の一部を示す図である。 本発明に従ってコーティングされた基板の一実施形態を示す図である。 本発明に従ってコーティングされた表示パネルを有するPDAを示す図である。 本発明に従ってコーティングされた表示パネルの断面図を示す。
符号の説明
[参照符号一覧]
1 基板の真空コーティング用装置
3 真空室
5、53、54 基板
6 基板コーティング
7 搬送装置
9、94〜99 PICVDコーティング装置
11、111〜116、12、121〜123 コーティング領域
13、134、135、136 スパッタコーティング装置
15 ポンプ装置
17 ガス供給装置
19 ローディング装置
20 加熱装置
21 バリア
51、52 5(基材)の面
61、62 6(基材コーティング)の層
71 回転可能な基板ホルダ
72、73 回転軸
75 カルーセル
76 コンベヤベルト
77 ローラ
80 PDA
81 表示パネル
90 アンテナ
91 調整ユニット
92 発生器
131 スパッタマグネトロン
132 アーク放電抑制装置
133 電源ユニット
134 スクリーン装置
151 高真空ポンプ装置
152 中真空ポンプ装置
153 圧力調節器
154、155 15(ポンプ装置)と3(真空室)との接続部
156 弁
160 予圧ポンプ装置
171 ガス入口
600 接着促進層
601 酸化インジウムスズ層
602 多層反射防止層
603 耐引掻き性層
604 スペーサ層

Claims (50)

  1. 基板の真空コーティング用装置であって、
    真空室と、
    少なくとも1つの基板を保持する装置と、
    プラズマインパルス化学蒸着(plasma pulse-induced chemical vapor deposition)(PICVD)用の装置を有する前記真空室の少なくとも1つの第1のコーティング領域と、
    少なくとも1つのスパッタコーティング用の装置を有する前記真空室の少なくとも1つの第2のコーティング領域と、
    前記基板を前記コーティング領域に搬送する搬送装置と
    を備え、
    スパッタターゲットを覆うスクリーン装置を有することを特徴とする装置。
  2. 複数の基板を同時に搬送する搬送装置を有する請求項1に記載の基板の真空コーティング用装置。
  3. 前記スパッタコーティング用の装置が反応性スパッタリング用の装置からなる請求項1又は2に記載の基板の真空コーティング用装置。
  4. 窒素又は酸素を含有するプラズマを生成する装置を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  5. 前記プラズマインパルス化学蒸着用の装置が窒素又は酸素を含有するプラズマを含む請求項4に記載の基板の真空コーティング用装置。
  6. 前記搬送装置が前記基板を回転させる1つ又は複数の装置を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  7. 前記搬送装置が複数の軸を中心に前記基板を回転させる装置を含む請求項6に記載の基板の真空コーティング用装置。
  8. 前記搬送装置が前記基板を直線移動させる装置を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  9. 前記搬送装置がコンベヤベルトを含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  10. 前記搬送装置が互いに独立して駆動可能な、前記基板を移動させる複数の装置を含む請求項1〜9のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  11. 前記搬送装置が対向する前記プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置と前記スパッタコーティング用の装置との間に配置される基板ホルダを含む請求項1〜10のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  12. プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置を複数有する請求項1〜11のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  13. スパッタコーティング用の装置を複数有する請求項1〜12のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置
  14. 前記搬送装置がコンベヤベルトを含み、前記コンベヤベルトの円形部分の円周方向に沿って配置されたコーティング領域を有する請求項1〜13のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  15. 前記搬送装置がコンベヤベルトを含み、前記プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の装置及び前記スパッタコーティング用の装置の少なくとも一方が、前記コンベヤベルトの少なくとも1つの直線部分に沿って配置されている請求項12又は13に記載の基板の真空コーティング用装置。
  16. 前記真空室に対して複数の接続部を有するポンプ装置を有する請求項1〜15のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  17. 各コーティング領域に1つの接続部が割り当てられる請求項16に記載の基板の真空コーティング用装置。
  18. 蒸着(evaporation)によってコーティングを施す装置を有する請求項1〜17のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  19. 電子サイクロトロン共鳴スパッタリング用の装置を有する請求項1〜18のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  20. 加熱装置を有する請求項1〜19のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング用装置。
  21. 基板の真空コーティング方法であって、少なくとも1つの基板を真空室内に保持し、コーティングの少なくとも1つの層(level)を、前記真空室の少なくとも1つの第1のコーティング領域でプラズマインパルス化学蒸着(PICVD)を用いて前記基板に堆積し(deposited)、前記コーティングの少なくとも1つの層を、前記真空室の第2のコーティング領域でスパッタリングによって堆積し、そして前記基板を搬送装置で前記コーティング領域に搬送することよりなり、プラズマインパルス化学蒸着中に又は前記基板上の水又は酸化物層を除去する洗浄手順中に、スパッタターゲットをスクリーン装置によって覆うことを特徴とする方法。
  22. 前記基板を、前記搬送装置で前記コーティング領域に順次配置し、前記コーティングの少なくとも1つの層を、前記コーティング領域でそれぞれ堆積する請求項21に記載の基板の真空コーティング方法。
  23. 複数の基板を、前記搬送装置に配置して連続的又は同時にコーティングする請求項21又は22に記載の基板の真空コーティング方法。
  24. 前記基板に、反応性スパッタリングを用いてコーティングする請求項21〜23のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  25. 前記コーティングの少なくとも1つの堆積された層を、酸素又は窒素を含有するプラズマを用いて前記真空室内で窒化又は酸化する請求項21〜24のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  26. 前記コーティングの1つの層を、前記真空室の前記少なくとも1つの第1のコーティング領域で前記基板にスパッタリングし、該基板を前記搬送装置で第2のコーティング領域に配置し、酸素又は窒素を含有するプラズマを用いてそこで酸化又は窒化する請求項25に記載の基板の真空コーティング方法。
  27. 前記基板を前記搬送装置によって回転する請求項21〜26のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  28. 前記基板を複数の軸を中心に回転させる請求項27に記載の基板の真空コーティング方法。
  29. 前記基板を前記コーティング中に移動させる請求項21〜28のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  30. 複数の基板を互いに独立して駆動させることにより移動させる請求項21〜29のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  31. 前記基板を、コンベヤベルトの円形部分又は直線部分に沿って、前記搬送装置によって前記コーティング領域に送る請求項21〜30のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  32. 前記基板をコンベヤベルトによって移動する請求項21〜31のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  33. 前記コーティングの複数の層を、プラズマインパルス化学蒸着(PICVD)用の複数の装置を用いて前記基板に堆積する請求項21〜32のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  34. 前記コーティングの複数の層を、スパッタコーティング用の複数の装置を用いて前記基板に堆積する請求項21〜33のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  35. 異なる組成の層を有する多層(multilevel)コーティングを堆積する請求項21〜34のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  36. 交互の組成を有する交互多重(alternating multilevel)層を堆積する請求項21〜35のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  37. 接着促進層を堆積する請求項21〜36のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  38. 勾配層を堆積する請求項21〜37のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  39. 少なくとも1つの金属層をスパッタリングする請求項21〜38のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  40. 少なくとも1つの磁化可能層をスパッタリングする請求項21〜39のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  41. 少なくとも1つの酸化インジウムスズ層を堆積する請求項21〜40のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  42. 前記層の少なくとも1つの層を、電子サイクロトロン共鳴スパッタリングを用いて堆積する請求項21〜41のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  43. 複数の基板に、前記コーティングの少なくとも1つの層を同時に又は順次コーティングする請求項21〜42のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  44. 前記真空室及び前記基板の少なくとも一部を加熱する請求項21〜43のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  45. 前記基板の表面をプラズマで活性化又は洗浄する請求項21〜44のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  46. ジルコニウム及びニオビウム又はタンタルを含有する層をスパッタリングする請求項21〜45のいずれか1項に記載の基板の真空コーティング方法。
  47. 少なくとも1つの基板を有するPDA又はタッチスクリーン用の表示パネルを製造するための、請求項1〜20のいずれか1項に記載の装置又は請求項21〜46のいずれか1項に記載の方法の使用。
  48. 前記基板が、
    接着促進層、
    酸化インジウムスズ層、
    多重反射防止層、
    耐引掻き性層
    を有するコーティングを含む請求項47に記載の表示パネルを製造するための、請求項1〜20のいずれか1項に記載の装置又は請求項21〜46のいずれか1項に記載の方法の使用。
  49. ランプリフレクタを製造するための、請求項1〜20のいずれか1項に記載の装置又は請求項21〜46のいずれか1項に記載の方法の使用。
  50. 多重干渉層を有する光学干渉フィルタを製造するための、請求項1〜20のいずれか1項に記載の装置又は請求項21〜46のいずれか1項に記載の方法の使用。
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