帶旋光層系統的平基片的連續塗層的方法和裝置的製作方法
2023-06-08 16:42:26 1
專利名稱：帶旋光層系統的平基片的連續塗層的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及帶旋光(optically active)層系統的平基片的連續塗層的裝置，所述系統包括多個分層，所述裝置中排列有傳送裝置，用於在一個傳送方向傳送基片，並且所述裝置分成在傳送方向順次設置的各個室，使得帶有磁控管的塗層室排列以澱積各分層，並設有靶，所述塗層室設有彼此分開抽空的真空泵。
本發明也涉及帶包括多分層的旋光層系統的平基片的連續成層的方法，其中在一個傳送方向中引導基片通過裝置的幾個室，從而在各塗層室中順次澱積各分層的至少一部分。
背景技術：
優選地，通過濺射技術，平基片形成旋光層系統，如熱反射層系統。這樣的層系統通常如下地構成a)第一電介質抗反射層(底層)b)-下阻擋層(任選的)-Ag層-上阻擋層c)第二電介質抗反射層(頂層)這些層系統是在真空序列的循環中由相關的各個層澱積的。為此，平基片在長形布置的真空裝置中移動，所述裝置具有彼此縱向連接的各個室。在這些室的一些中設置相應的磁控管，並像塗層室那樣地排列。
塗層發生在塗層室中的處理過程氣體氣氛中，例如它能夠使得反應的成層過程進行。在每個單個的成層室內為此所需的處理氣體是通過氣體入口和泵設備產生的。這使得能夠建立和調節與各磁控管實現的層的特性相應的處理氣體成分。
兩個相鄰塗層室的分壓比稱為氣體分離因子。氣體分離因子限定分開的室的脫離程度。
由於技術原因，在必須以極不同的氣體成分，即以極大的氣體分離因子操作的磁控管之間，需要氣封，以在順序排列的磁控管的基片的傳送方向中保證氣體分離。氣封是用室實現的，它設有泵設備(泵室)代替磁控管。
通常通過在Ar/O2混合氣中的金屬靶反應濺射產生底層或頂層。但是，這個電介質層常常由不同材料的幾個分層組成。因此，例如，當從經濟考慮，使用TiO2或Nb2O5以達到滿意的塗層速率時，部分反應處理與所謂的陶瓷靶一起使用。同時，該底層或頂層的其他分層全部由金屬靶反應澱積。
就它們的反應氣體分壓來說，兩個處理是很不同的。在全部反應處理中的反應氣體分壓是在陶瓷靶的部分反應處理中的十倍以上。如果兩個處理在基片的傳送方向中一個在一個後面，這要求在這些處理之間40-60的高的氣體分離因子，以便避免互相影響，以及能夠通過反應氣體分布來校正層厚度的均勻性。
在澱積底層後，一般跟著用低反應氣體分壓的金屬處理，以澱積Ag層和周圍的金屬或亞化學計量的阻擋層，如上所述。澱積Ag層儘可能無任何額外氧氣的純金屬地完成。為此，通常要求大於20的氣體分離因子，以便將Ag層的金屬澱積與電介質底和頂層的反應澱積的氣體成分分開。頂層是通過金屬靶用完全的反應處理澱積的。
如上所述，一般在10區域中的較大氣體分離因子的情況，每個氣體分離要求增加真空塗層裝置的整個長度和增加製造廠商消耗的結構措施，例如通過增加泵的使用。
EP1 371 745 A1說明了兩個相鄰層的澱積，從而在兩種情況塗層沒有相互反應地發生。這應提高旋光層系統的光學特性。但是，因為在所述的塗層室之間設置氣封，簡化裝置的設計將與此無緣。
發明內容
因此，本發明的目的是降低在泵室之間的氣體分離的消耗，以便使得生產成本最低和具有長形布置的真空塗層裝置的操作人員的損耗最低。
應用本發明，在設置方面，為了層系統的至少兩層澱積，一個在另一個的頂上，在傳送方向順序排列的磁控管塗層室上的靶由要產生的層的材料構成，從而問題得到解決。也就是說，通過反應氣體和與要澱積的層不同的靶材料的相互作用，避免了產生層材料的反應過程。即，不再需要在各個分層的塗層過程間的氣封。作為根據本發明的第一選擇，塗層室直接設有真空泵，並且塗層室直接彼此連接。第二選擇確保，設置配有真空泵的泵室，從而各泵室之一位於傳送方向中塗層室前，塗層室之間和塗層室後。在每個情況，塗層室(8；13)通過流阻彼此連接，避免之間的氣封。
由於排列在行中的塗層室的靶由要產生的層的材料構成，兩個順序的塗層過程能夠在部分反應或無反應下發生，從而能夠避免它們反應氣體分壓的大的差別。這意味著，在塗層室之間省略氣封，其中用塗層室之間的泵室進行附加的真空抽吸。這是因為如果泵直接位於它們上，如在塗層室的上側上的蓋上，塗層室直接彼此前後成行。然而，也能夠設置泵室以在兩個塗層室之間排列它們的真空泵。在每種情況，本發明確保在塗層室之間的流阻滿足要求的氣體分離，因此避免安裝實現氣封的附加泵室。這樣減小了長形布置的真空塗層裝置的整個長度，和真空泵的成本。
在優選的變體中，靶由導電的化學計量的或亞化學計量的化合物構成。這些材料使得能夠進行無反應或部分反應的濺射過程。特別是，這避免在很大不同分壓下進行連續塗層過程。導電的化學計量或亞化學計量化合物的例子是通常稱為「陶瓷材料」的材料。
例如，這些材料的靶由TiOx，ZnOx:AlOx或NbOx構成。標記「x」表示這些材料是化學計量或亞化學計量的化合物靶。例如，層由化學計量TiOx構成，這裡x＝2，即TiO2從帶有TiOxx＝1.85的化學計量的靶澱積。
反應處理過程的特徵在於在加反應氣體時，從金屬靶在基片上澱積化學計量化合物層。因此，如果靶材料是導電的，部分反應濺射過程是通過加比反應過程中顯著低的反應氣體量，從已經是化學計量或亞化學計量的化合物靶澱積化學計量層。無反應過程是在不加任何反應氣體下發生的。
在本發明另一形式中，計劃是，在兩個塗層室之間設置的泵室在一方面裝有用於塗層室的真空泵，而另一方面，裝有就真空來說與用於塗層室的第一真空泵分開的第二真空泵。如果用於塗層室的真空泵不能夠直接與它們連接，使用這樣的泵室。這不需要對於一個塗層室用兩個單獨的泵室，因為這兩個泵結合在一個泵室中。這也有助於減少整個長度。
在另一形式中，計劃通過流阻小於20的氣體分離因子。
如果通過流阻的氣體分離因子小於10則是經濟合理的。
特別經濟合理的形式確保通過流阻的氣體分離因子在5-10。
靶的優選的導電化學計量或亞化學計量化合物是TiOx，ZnOx:AlOx或NbOx。
根據本發明的裝置的另一形式中，計劃為，將磁控管設計成管狀磁控管，其具有由產生層的材料製造的靶。管狀磁控管具有中空圓柱形靶體，它圍繞磁體系統樞轉。這樣取得材料的一致的遞降分解，因此達到靶材料的高的利用率。特別地，這使得由導電化學計量或亞化學計量化合物製得的靶材料能夠經濟有效地利用。
在處理過程方面，由於從各分層的材料從一個靶無反應或部分反應地成行澱積至少兩個分層而解決了問題。因為這避免了反應和無反應塗層處理過程的混合，通過這個方法能夠以最小的分壓差進行順序塗層步驟，從而製造和操作兩方面都降低了系統的消耗。
特別地，通過這點能夠避免反應塗層過程，以致從導電化學計量和亞導電化學計量化合物澱積各分層。
根據本發明的過程的優越的形式是，為了生產旋光層，特別是熱反射層，順序的將各基片之一塗層由電介質分層構成的底層，帶有任選的下和/或上阻擋層的反射層，和由電解質分層構成的頂層，從而底層的電解質分層從導電化學計量或亞化學計量化合物制的靶澱積。
在此，如果底層的電解質層和頂層的電解質層從導電的化學計量或亞化學計量化合物制的靶澱積，根據本發明的處理方法的有利點變得明顯。
根據本發明的處理方法的一種形式具有通過流阻的小於20的氣體分離因子。
通過流阻的氣體分離因子小於10是經濟合理的。
在特別經濟合理的形式中，通過流阻的氣體分離因子為5-10。
將在下面的優選實施例中詳細說明本發明。相應附圖示出圖1是根據現有技術狀態的光學層系統的剖視圖；圖2是生產根據圖1的層系統的現有技術狀態的塗層裝置的示意剖視圖；圖3是生產根據圖1的層系統的本發明塗層裝置的示意剖視圖；和圖4是作為根據本發明處理過程的第二設計例子的設計的層系統。
具體實施例方式
如圖1所示，在基片2上安裝的層系統1由在基片2上的底層3，在其頂上的Ag層4，在Ag層上澱積的阻擋層5和最後的頂層6構成。在此例設計中，底層由TiOx構成。
圖2示出塗層兩個順序層，底層3和Ag層4的真空塗層裝置的示意剖視圖。
這個裝置由在傳輸方向7可見到的第一塗層室8構成，其中設置第一管狀磁控管9。這個管狀磁控管具有Ti的第一中空圓柱形靶10。為了在底層上澱積TiOx，在塗層過程中含有O2的反應氣體供給到第一塗層室8，從而發生TiOx的反應塗層。
為了調節在第一塗層室8中需要的處理真空，第一泵室11與第一真空泵12排列在傳送方向7。
為了澱積Ag層，設置第二塗層室13，其設有第二管狀磁控管。第二管狀磁控管14具有中空圓柱形的第二靶15，它由金屬Ag構成。在此第二塗層室13中，用純金屬澱積Ag層4。
為了調節第二塗層室13的處理真空，在傳送方向7設置第二泵室16，其設有第二真空泵17。
在兩個塗層室8和13中的不同的塗層處理，即，在第一塗層室8中的反應處理和在第二塗層室13中的無反應的或部分反應的處理，在它們之間要求高的氣體分離，即，帶有高氣體分離因子的氣體分離。現在，這個高的氣體分離能夠通過帶有第三泵真空19的第三泵室18取得，而氣封能夠通過傳送路徑20的級間泵壓抽吸實現。
為了更好地比較根據圖2所示的現有技術的處理和根據圖3的本發明的處理，示出在革新的設計中真空塗層裝置的部分，其同樣地用於底層3和Ag層4的澱積。為了便於比較使用相同標記和說明。
該裝置由在傳送方向7可見的第一塗層室8構成，其中設置第一管狀磁控管9。這個管狀磁控管具有TiOx的原始中空圓柱形靶10。因為從第一靶10來的材料與底層3相同，為了澱積TiOx，底層是無反應地從第一靶10濺射的，即，主要在Ar氣氛中濺射。
為了澱積Ag層，設置第二塗層室13，其設有第二管狀磁控管14。第二管狀磁控管14具有由金屬Ag製成的中空的圓柱形第二靶15。在第二塗層室13中，用純金屬進行Ag層4的澱積。
為了調節在第一塗層室8和第二塗層室13中需要的處理真空，在第一塗層室8和第二塗層室13之間設置第四泵室20。該第四泵室由分隔壁21分成第一真空腔22和第二真空腔23。第一真空腔22與第一塗層室13和第一真空泵12連接，第二真空腔23與第二塗層室13和第二真空泵17連接。
因為依照本發明靶10和15的材料與產生層使用的相同，無反應或部分反應塗層處理能夠在兩個室8和13中進行，能夠省略氣封，因為通過流阻24進行的靜氣體分離足夠分開分壓。
在圖4中，示出第二例子的設計。其中層系統1由基片2上的底層3，其上的Ag層4，和頂層6構成。底層3和頂層6是這樣構成的，它們由各分層構成。因此底層3由TiOx下分層25，和ZnOx:AlOx的上分層26構成。相似地，頂層由ZnOx:AlOx的下分層27和NbOx的上分層28構成。能夠由導電化學計量或亞化學計量化合物製得的靶10，15部分反應或無反應澱積所有分層，其允許在之間沒有氣封之下順序排列塗層室。
參考標記列表1層系統2基片3底層4Ag層5阻擋層6頂層7傳送方向8第一塗層室9第一管狀磁控管10第一靶(圖2中為Ti，圖3中為TiOx)11第一泵室12第一真空泵13第二塗層室14第二管狀磁控管15第二靶16第二泵室17第二真空泵18第三泵室19第三真空泵20第四泵室21分隔壁22第一真空腔23第二真空腔24流阻25底層的下分層26底層的上分層27頂層的下分層28頂層的上分層
權利要求
1.一種連續塗層具有包括多個分層的旋光層系統的平基片的裝置，其中排列傳送裝置，用於在一個傳送方向傳送所述基片，並且所述裝置分成在傳送方向中順序設置的各個室，使得排列帶有磁控管的塗層室用於澱積各分層，所述塗層室設有靶，所述塗層室設置有真空泵，用於彼此分開的抽空，其特徵在於為了彼此在另一個的頂上澱積至少兩個分層(3；4)，與傳送方向相應的順序塗層室(8)的磁控管(9；14)上的靶(10；15)由要產生的層的材料製造，並且塗層室(8；13)直接裝設真空泵(12；17)且塗層室(8；13)直接彼此連接，或者設置泵室(11；16；20)，其裝設有真空泵(12；17)，從而各泵室(11；16；20)中任何一個設置在傳送方向的塗層室(8；13)前，塗層室(8；13)之間和塗層室(8；13)後，以及兩個塗層室(8；13)經由流阻彼此連接，而避免它們之間的氣封。
2.如權利要求1的裝置，其中靶(10)由導電的化學計量或亞化學計量化合物構成。
3.如權利要求1或2的裝置，其特徵在於位於兩個塗層室之間的泵室(20)設置有用於塗層室(8)的真空泵(12)，和用於塗層室(13)的與第一真空泵(12)真空分開的第二真空泵(17)。
4.如權利要求1或3的裝置，其特徵在於通過流阻(24)的氣體分離因子小於20。
5.如權利要求1-4之一的裝置，其特徵在於通過流阻(24)的氣體分離因子小於10。
6.如權利要求1-5之一的裝置，其特徵在於通過流阻(24)的氣體分離因子在5到10之間。
7.如權利要求1-6之一的裝置，其特徵在於所述靶(10)由TiOx構成。
8.如權利要求1-7之一的裝置，其特徵在於所述靶(10)由ZnOx:AlOx構成。
9.如權利要求1-8之一的裝置，其特徵在於所述靶(10)由NbOx構成。
10.如權利要求1-9之一的裝置，其特徵在於所述磁控管(9；14)設計帶有靶(10；15)，其作為管狀磁控管(9；14)是由產生層的材料制的。
11.一種連續塗層帶有旋光層系統的平基片的方法，所述系統包括多個分層，其中基片在傳送方向被引導通過所述裝置的幾個室，從而能夠在各(順序)塗層室的任何一個中澱積各分層的至少一部分，其特徵在於從各分層(3；4)的材料製造的靶(10；15)部分反應或無反應地澱積直接順序的分層中的至少兩個(3；4)，和能夠通過流阻設置在用於塗層順序分層的所述塗層室之間的氣體分離因子。
12.如權利要求11的方法，其特徵在於從導電化學計量或亞化學計量化合物澱積各分層(3；4)。
13.如權利要求11或12的方法，其特徵在於順序對基片塗層底層(3)，其由電介質層構成；反射層(4)，其帶有任選的下和上阻擋層(5)；和頂層(6)，其由電介質分層構成，從而從導電化學計量或亞化學計量化合物澱積靶(10)的底層的電介質分層。
14.如權利要求13的方法，其特徵在於頂層(6)的電介質分層從由導電的化學計量或亞化學計量化合物製造的靶澱積。
15.如權利要求11-14之一的方法，其特徵在於通過流阻(24)的氣體分離因子小於20。
16.如權利要求11-15之一的方法，其特徵在於通過流阻(24)的氣體分離因子小於10。
17.如權利要求11-16之一的方法，其特徵在於通過流阻(24)的氣體分離因子在5到10之間。
全文摘要
本發明涉及帶旋光層系統的平基片的連續塗層的裝置和相應的方法，所述系統包括多個分層，所述裝置分成各個塗層室，並設有靶，所述塗層室設有彼此分開抽空的真空泵。本發明的目的是降低泵室之間氣體分離的複雜性，並由此降低具有長形布局的真空塗層裝置的操作者的生產成本和複雜性。如下實現所述目的澱積層系統的至少兩個分層，一個位於另一個之上，用於相應連續布置的塗層室的磁控管上的靶由產生層的材料的製成，並且兩個塗層室(8；13)彼此通過流阻相連，而省略了中間的氣封。
文檔編號C23C14/02GK1950539SQ200580013699
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月2日 優先權日2004年4月30日
發明者迪特馬爾·舒爾策, 馬蒂亞斯·利斯特 申請人:馮·阿德納設備有限公司