JP7327728B2 - 高効率低温コーティングを行うコーティング装置 - Google Patents
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Description
-いずれの場合においても、コーティングチャンバ内のプラズマから引き出された電流にバイアス電圧を乗じたものが、基板表面で直接熱として放散される。定常状態において、熱流の入力と熱流の出力の間の平衡が達成される。
・入力は熱平衡領域に入る熱流に対応する(この場合:熱平衡領域=コーティングチャンバ)。例えば、
・1つ又は複数のコーティング源によって生成された1つ又は複数のプラズマによって放散される熱流
・コーティングされる1つ又は複数の基板にバイアス電圧を印加することで生成される熱流
・1つ又は複数のヒーター(例えば、放射ヒーター)によって生成される熱流
・出力は熱平衡領域から出る熱流に対応する。例えば、
・コーティングチャンバの内部から冷却水に放散される熱流
・1つ又は複数のプラスチック材料(例えばPEEK、PC、ABS、PC/ABS)を含むプラスチック基板上の膜堆積
・180℃の温度を超えてはならない1つ又は複数の鋼材料(例えば100Cr6)を含む鋼基板上の膜堆積
・DLC膜(例えばタイプa-C:H又はTA-Cの膜)、特に200℃以下又は180C以下のコーティング処理温度で堆積される必要があるようなDLC膜の堆積
・内側1b及び冷却側1aを有する1つ又は複数の冷却チャンバ壁1
・チャンバの内部に1つ又は複数の取り外し可能な遮蔽板2として配置される保護シールドであって、遮蔽板2が1つ又は複数の冷却チャンバ壁1の内側1bの表面の少なくとも一部を覆うもの
ここで、少なくとも1つの取り外し可能な遮蔽板2は、取り外し可能な遮蔽板2によって覆われた冷却チャンバ壁1の内側1bの表面に対して間隙8を形成して配置され、
熱伝導手段9は、冷却チャンバ壁1の内側1bの表面全体のうち取り外し可能な遮蔽板2によって覆われた少なくとも一部に対応する延長部の間隙8を埋めるように配置され、
熱伝導手段9は、取り外し可能な遮蔽板2とそれぞれ覆われた冷却チャンバ壁1との間の伝導熱伝達を可能にする。
・それぞれ覆われた冷却チャンバ壁1aの内側1bに面する遮蔽板2の側の遮蔽接触面Aに配置された少なくとも1つの遮蔽隆起面9a及び/又はそれぞれ覆われた冷却チャンバ壁1の内側1bの壁接触面Bに配置された少なくとも1つの壁隆起面9b
・遮蔽接触面Aと壁接触面Bの間の間隙8の残りを埋めるように配置された熱橋材料9cであって、間隙8の残りは遮蔽隆起面9a及び/又は壁隆起面9bで占有されず、遮蔽接触面Aと壁接触面Bの間の伝導熱伝達のため熱界面を形成するもの
・それぞれ覆われた冷却室壁1aの内側1bに面する遮蔽板2の側の遮蔽接触面Aに配置された少なくとも1つの遮蔽隆起面9a及びそれぞれ覆われた冷却チャンバ壁1の内側1bの壁接触面Bに配置された少なくとも1つの壁隆起面9b
・基板温度が300℃を超えない
・PECVD技術を用いてDLC膜を堆積させるため
・PVD ARC技術を用いてta-C膜を堆積させるため
・PVD ARC技術を用いてMoN膜を堆積させるため
・マグネトロンスパッタリング、HiPIMS又は同様の技術を用いて硬質炭素膜を堆積するため
この例では、発明者らは、本発明の熱伝導手段を使用した場合と熱伝導手段を使用しない場合とで実施したコーティング処理の熱伝達シミュレーションを比較する。
この例では、第1の実験は、本発明の熱伝導手段を備えない従来技術のコーティング装置で実施された。第2の実験は、本発明の熱伝導手段を備えるコーティング装置で実施された。両方の場合において、DLC膜は同じHiPIMS技術を用いることで堆積された。
この例でも、第1の実験は、本発明の熱伝導手段を備えない従来技術のコーティング装置で実施された。第2の実験は、本発明の熱伝導手段を備えるコーティング装置で実施された。
・内側1b及び冷却側1aを有する1つ又は複数の冷却チャンバ壁1
・チャンバの内部に1つ又は複数の取り外し可能な遮蔽板2として配置される保護シールドであって、遮蔽板2が1つ又は複数の冷却チャンバ壁1の内側1bの表面の少なくとも一部を覆うもの
ここで、少なくとも1つの取り外し可能な遮蔽板2は、取り外し可能な遮蔽板2によって覆われた冷却チャンバ壁1の内側1bの表面に対して間隙8を形成して配置され、
熱伝導手段9は、冷却チャンバ壁1の内側1bの表面全体のうち取り外し可能な遮蔽板2によって覆われた少なくとも一部に対応する延長部の間隙8を埋めるように配置され、熱伝導手段9は、取り外し可能な遮蔽板2とそれぞれ覆われた冷却チャンバ壁1との間の伝導熱伝達を可能にする。
・横壁の1つ又は複数は内側1b及び冷却側1aを有する冷却チャンバ壁1であり、保護シールドの1つ又は複数は、1つ又は複数のコーティング源が配置された冷却チャンバ横壁1の1つの内側1bの表面の少なくとも一部を覆う取り外し可能な遮蔽板2として配置される。
ここで、少なくとも1つの取り外し可能な遮蔽板2は、取り外し可能な遮蔽板2によって覆われた冷却チャンバ横壁1の内側1bの表面に対して間隙8を形成して配置され、
熱伝導手段9は、冷却チャンバ横壁1の内側1bの表面全体のうち少なくとも1つの取り外し可能な遮蔽板2によって覆われた少なくとも一部に対応する延長部の間隙8を埋めるように配置され、熱伝導手段9は、少なくとも1つの取り外し可能な遮蔽板2と冷却チャンバ横壁1の覆われた各部分との間の伝導熱伝達を可能にする。
・それぞれ覆われた冷却チャンバ壁1aの内側1bに面する遮蔽板2の側の遮蔽接触面Aに配置された少なくとも1つの遮蔽隆起面9a及び/又はそれぞれ覆われた冷却チャンバ壁1の内側1bの壁接触面Bに配置された少なくとも1つの壁隆起面9b
・遮蔽接触面Aと壁接触面Bの間の間隙8の残りを埋めるように配置された熱橋材料9cであって、間隙8の残りは遮蔽隆起面9a及び/又は壁隆起面9bで占有されず、遮蔽接触面Aと壁接触面Bの間の伝導熱伝達のための熱界面を形成するもの
・互いに密接して配置された少なくとも1つの遮蔽隆起面9a及び少なくとも1つの壁隆起面9bであって、取り外し可能な遮蔽板2とそれぞれ覆われた冷却チャンバ壁1との間の伝導熱伝達を可能にする熱界面を形成するもの
・密接に配置された少なくとも1つの遮蔽隆起面9aと少なくとも1つの壁隆起面9bの間の接触面に配置された熱橋材料9cであって、熱界面を形成するもの
Claims (10)
- 真空コーティング処理を行うための真空コーティングのチャンバを備えるコーティング装置であって、
前記真空コーティングのチャンバは、
内側(1b)及び冷却側(1a)を有する1つ又は複数の冷却チャンバ壁(1)と、
前記チャンバの内部に1つ又は複数の取り外し可能な遮蔽板(2)として配置される保護シールドであって、前記取り外し可能な遮蔽板(2)が前記1つ又は複数の冷却チャンバ壁(1)の前記内側(1b)の表面の少なくとも一部を覆う保護シールドと、
を備え、
少なくとも1つの前記取り外し可能な遮蔽板(2)は、前記取り外し可能な遮蔽板(2)によって覆われた前記冷却チャンバ壁(1)の前記内側(1b)の前記表面に対して間隙(8)を形成して配置され、
熱伝導手段(9)が、前記冷却チャンバ壁(1)の前記内側(1b)の前記表面の全体のうち前記取り外し可能な遮蔽板(2)によって覆われた前記内側(1b)の少なくとも一部に対応する領域の間隙(8)を埋めるように配置され、
前記熱伝導手段(9)は、前記取り外し可能な遮蔽板(2)とそれぞれ覆われた前記冷却チャンバ壁(1)との間の伝導熱伝達を可能にし、
前記熱伝導手段(9)は、
それぞれ覆われた前記冷却チャンバ壁(1)の前記内側(1b)に面する前記遮蔽板(2)の側の遮蔽接触面(A)に配置された少なくとも1つの遮蔽隆起面(9a)、及び/又は
それぞれ覆われた前記冷却チャンバ壁(1)の前記内側(1b)の壁接触面(B)に配置された少なくとも1つの壁隆起面(9b)と、 前記遮蔽接触面(A)と前記壁接触面(B)の間の前記間隙(8)の残りを埋めるように配置された熱橋材料(9c)と、を備え、
前記間隙(8)の残りは前記遮蔽隆起面(9a)及び/又は前記壁隆起面(9b)で占有されず、
前記熱橋材料(9c)は、前記遮蔽接触面(A)と前記壁接触面(B)の間の伝導熱伝達のための熱界面を形成し、
前記熱橋材料(9c)は炭素箔であることを特徴とする、コーティング装置。 - 請求項1に記載のコーティング装置であって、
前記冷却チャンバ壁(1)の1つ又は複数がチャンバ横壁であって、
1つ又は複数のコーティング源が前記チャンバ横壁の1つに配置されることを特徴とする、コーティング装置。 - 少なくとも1つの前記取り外し可能な遮蔽板(2)及び前記冷却チャンバ壁(1)の覆われた各部分の両方が、対応物として設計された熱伝導手段を備えた接触領域を含み、
前記対応物は、前記対応物を一時的に固定可能なクランプ手段を備え、
前記対応物の一時的な固定中に、前記対応物は熱的に接続されることを特徴とする、請求項2に記載のコーティング装置。 - 前記炭素箔は自己接着性炭素箔であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のコーティング装置。
- 前記遮蔽隆起面(9a)は前記遮蔽板(2)の一部であり、且つ/又は、
壁隆起面(9b)は冷却チャンバ壁(1)の一部であること特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のコーティング装置。 - 前記遮蔽隆起面(9a、9b)は前記遮蔽板の一部として設計可能であること特徴とする、請求項4から5のいずれか一項に記載のコーティング装置。
- 冷却流体が前記冷却チャンバ壁を冷却するために使用されること特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のコーティング装置。
- 前記間隙(8)は約5mm~約20mmの範囲にあること特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のコーティング装置。
- 少なくとも1つの基板がコーティングされるステップを含み、
コーティング処理は、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置において行われること特徴とする、方法。 - コーティング処理中、コーティングされる前記基板は200℃未満の温度に維持されること特徴とする、請求項9に記載の方法。
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