EP0865663A1 - HF-PLASMA COATING CHAMBER OR PECVD COATING CHAMBER, ITS USE AND METHOD OF PLATING CDs USING THE CHAMBER - Google Patents

HF-PLASMA COATING CHAMBER OR PECVD COATING CHAMBER, ITS USE AND METHOD OF PLATING CDs USING THE CHAMBER

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Publication number
EP0865663A1
EP0865663A1 EP96937971A EP96937971A EP0865663A1 EP 0865663 A1 EP0865663 A1 EP 0865663A1 EP 96937971 A EP96937971 A EP 96937971A EP 96937971 A EP96937971 A EP 96937971A EP 0865663 A1 EP0865663 A1 EP 0865663A1
Authority
EP
European Patent Office
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chamber
substrate
coating
generator
arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96937971A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen WEICHART
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OC Oerlikon Balzers AG
Original Assignee
Balzers AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Balzers AG filed Critical Balzers AG
Publication of EP0865663A1 publication Critical patent/EP0865663A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192Microwave generated discharge
    • H01J37/32211Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32238Windows
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma

Definitions

  • the present invention is based on problems and needs which have arisen in the production of CDs.
  • the resulting solutions can, however, be used in a fundamental way for other applications. Therefore, in the present description, the needs and problems in CD production are specifically taken as a starting point. Approaches according to the invention are described in order to then, generally speaking, show how the principles found can generally be used.
  • the aforementioned coating is also foreign to the species.
  • the above-mentioned problems are dealt with in their formation according to the Characteristic of claim 1 solved, ie in that the high-frequency discharge circuit also includes the substrate as a capacitive coupling element.
  • a metal-coated dielectric substrate also acts as an electrode with respect to high-frequency plasmas in the lower frequency range.
  • the basic finding according to claim 1 is that the required high-frequency power can thereby be kept low, which solves the problem of the temperature load. At the same time, however, such high coating rates are achieved that the required effective protective layers can be removed in extremely short coating times, even of one second.
  • deposited protective layers with a comparable layer thickness are even harder than conventional lacquer layers. Furthermore, the layers are deposited practically exclusively on the high-frequency coupling surface acting substrate surface to be coated.
  • a chamber which is optimized in every respect results from the simultaneous implementation of the coupling technique according to claim 1 on the chamber with minimum volume according to claim 2.
  • a protective coating method according to the invention for storage disks, in particular optical storage disks, such as CDs, is therefore also created, which is embodied in the continuous production process as a vacuum coating method and is therefore of the same type as the fast sputtering method usually provided for metal coating .
  • a high-frequency PECVD method is preferably used, in which the high-frequency plasma discharge energy is coupled into the process space via the substrate.
  • PECVD designed coating chamber according to the invention schematically and in cross section;
  • FIG. 2 shows a further coating chamber according to the invention specifically designed for the Hf-PECVD protective coating of CDs
  • FIG. 4 schematically, in a representation analogous to FIG. 3, the coupling technique used in the chamber according to FIG. 2 on a substrate without a metal coating;
  • FIG. 5 in a representation analogous to Figs. 3 and 4, a further coupling technique according to the invention
  • FIG. 6 schematically, an Hf-PECVD coating chamber according to the invention, which, combined, has the features according to the invention of the chamber according to FIG. 1 and the chamber according to FIG. 2.
  • the chamber according to the invention around the central axis C is extremely flat, in the special case as a flat cylinder.
  • the two-dimensional chamber walls 5 lying opposite each other with respect to the central axis C are essentially identical and carry, centrally, each pumping nozzle 7, a receptacle 9 for the periphery of the substrates to be coated 1. Because the chamber itself is designed according to the invention, which is not the case when the substrates 1 to be coated are picked up, the substrates 1 are shown in dashed lines.
  • the receptacles 9 each define receptacle surfaces 11 for the substrates 1 to be raised.
  • the pump nozzles 7 are designed such that they protrude through the openings provided in the substrate and, if necessary, also serve to hold or position the substrate with the receptacles 9.
  • the chamber walls 5 are spaced such that the receiving surfaces 11 for the substrates 1 are at a distance A which must be at least large enough to avoid uncontrollable cavity discharges between the plates, which is at least 10 mm.
  • the deposition on the cylinder jacket surfaces should be as small as possible, so that the distance A should be smaller than the plate radius.
  • gas feeds 13 which are connected to a reactive gas tank (not shown), open into the area of both walls 5, preferably distributed.
  • Pump units (not shown) are connected to the pumping nozzle 7.
  • the latter is connected to a generator 19 for maintaining the plasma discharge in the process space 20, as are preferably both walls 5.
  • the generator 19 can be designed as a DC generator or as an AC generator or emit a superimposition of the DC + AC signal or can emit a pulsating signal.
  • the layer thickness measured on a measuring circle with a radius of 20 mm on the CD, was 430 nm, and 436 nm on a measuring circle with a radius of 55 mm.
  • the polycarbonate CD substrate showed no thermal impairment whatsoever.
  • a disadvantage of the chamber presented in FIG. 1 is that the preferably annular electrode 17 is also coated.
  • the coating rate determined on the electrode 17 in the example mentioned above was approximately three times higher than on the substrate. In the event of prolonged operation without cleaning, problems can therefore arise as a result of flaking layers from the electrode, which can contaminate the substrate coating and / or disrupt the plasma discharge.
  • FIG. 1 This shows the chamber according to the invention, again specifically for the protective coating of circular disk-shaped dielectric substrates, in particular storage disks with plastic substrates, again in particular for CDs.
  • the pumping nozzle 7 is designed such that it protrudes through the center opening of the inserted substrate 1.
  • the reactive gas inlets 13 open, preferably distributed, whereby in the embodiment shown here, in contrast to that according to FIG. 1, which is not mandatory, however, a separate gas inlet 13a for the reactive gas 0 2 is provided with a separate pump nozzle 7a.
  • the remaining metallic parts of the chamber are connected to the reference potential, in particular ground potential.
  • both socket 7 and flange 13a are preferably electrically insulated from the chamber wall or formed as an insulator (not shown), the chamber wall is at reference potential.
  • the electrode 21 on the one hand, the plastic body of the substrate 1 on the other hand and the metal coating 3 act as coupling capacitance, through which the high-frequency energy is transmitted into the Reaction space 20 is coupled.
  • the metal layer 3 or its surface acts as an equipotential surface, the uniformity of the coating thickness distribution is very good, for example with deviations of at most 4% from the mean.
  • the deposition rate on reactor parts not to be coated was measured at a distance of 1/30 of the CD coating rate at a distance from the CD surface to be coated.
  • optical storage disks such as CDs
  • Base pressure ⁇ 8Pa, which can be achieved in a very short time with a two-stage rotary vane pump.
  • Process pressure 30 to 10OPa, preferably approx. 60Pa.
  • Monomer preferably a siloxane compound, such as, for example, hexamethyldisiloxane or divinyltetramethyldisiloxane c, preferably supplied on the circumference of the substrate to be coated.
  • siloxane compound such as, for example, hexamethyldisiloxane or divinyltetramethyldisiloxane c
  • Another reactive gas preferably oxygen, not necessarily supplied at the periphery of the substrate to be coated.
  • Plasma operating frequency 1 to 500 MHz, preferably 13.56 MHz for reasons of availability.
  • Process time 1 to 15sec.
  • a plasma pretreatment in pure oxygen is preferably carried out for a process time of 0.1 to isec.
  • the coating process carried out with the chambers according to the invention runs at relatively high pressure and is not sensitive to residual air, i.e. as mentioned, a two-stage rotary vane pump is sufficient for pumping.
  • the high-frequency power required is low, for example 600W, which enables corresponding savings, inter alia when the generator is provided.
  • Effective corrosion protection layers can be produced in very short process cycle times of lsec. With a comparable layer thickness, the layers are harder than wet-applied lacquer layers. The deposition takes place practically only as desired on the substrate.
  • the chambers, both according to Fig. 1 and Fig. 2 can be easily set up for automatic handling.
  • the procedure according to FIG. 2 with high-frequency coupling through the substrate can be used for many other high-frequency plasma treatment methods, e.g. be used for reactive etching processes of the substrate, further e.g. for the deposition of dielectric intermediate layers or metal organic compounds as metallic layers on dielectric substrates.
  • microwave energy can be injected into the process space 20 through the dielectric substrate 1, provided that it is not metallically coated, where the substrate 1 is non-conductively coated or etched.
  • a non-metallic precoated substrate 1 can be treated by coupling the high-frequency energy of the generator 19 into the process space 20 via the electrode 21 and thereby acting as a capacitance counterelectrode with respect to the electrode 21. It should be emphasized that, as shown specifically in FIG. 5, in the chamber according to FIG. 2 as well as in FIG. 4 the electrode 21 does not have to be exposed against the process space 20 in order to contact the substrate 1 directly. It can be covered electrically.
  • the coupling method according to the invention can also be carried out if, as with the CD, the surface to be coated and / or the back of the substrate is metal-coated.
  • the dielectric carrier of the substrates takes on the function of a coupling capacitance in an HF discharge.
  • the resulting soap-bias voltage on the metal layer has an advantageous effect on increasing the coating rate and its uniformity - by forming an equipotential surface.
  • the electrode surface or its projection should not be larger than the surface of the metal layer.
  • FIG. 6 shows a further preferred embodiment of a chamber according to the invention, which results from the consideration of FIGS. 1 and 2 without further explanation.
  • the coupling principle via the substrate 1 according to FIG. 2 is used on the chamber according to FIG. 1.
  • the two coupling electrodes 21 provided on the chamber according to FIG. 6 are preferably operated by the same high-frequency generator if a symmetrical discharge, as in the vast majority of cases, is to be achieved, as shown in dashed lines at 19a.
  • the flanges 13a and the connecting piece 7, what has been said in relation to FIG. 2 applies.

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Abstract

Proposed is a chamber designed to provide dielectric substrates with protective coatings, the chamber being capable of operating at short cycle times and at temperatures suitable for plastics. A high-frequency plasma is produced by passing HF energy from a generator (19) through the substrate (1), opposite walls of the coating chamber (20) being formed by the substrate surfaces to be coated, which essentially make a seal with the chamber.

Description

Hf-Plasmabehandlungskainmer bzw. PECVD-Beschichtungska-.ra.er, deren Verwendungen und Verfahren zur Beschichtung von Spei¬ cherplattenRF plasma treatment chamber or PECVD coating chamber, their uses and methods for coating storage disks
Die vorliegende Erfindung geht von Problemen und Bedürfnissen aus, welche sich bei der Fertigung von CDs ergeben haben. Die resultierenden Lösungen sind aber in grundsätzlicher Art für andere Anwendungen einsetzbar. Deshalb wird in der vorliegen¬ den Beschreibung erst spezifisch von den Bedürfnissen und Problemen bei der CD-Fertigung ausgegangen, erfindungsgemässe Lösungsansätze werden beschrieben, um darnach, verallgemei¬ nernd, aufzuzeigen, wie die gefundenen Prinzipien generell einsetzbar sind.The present invention is based on problems and needs which have arisen in the production of CDs. The resulting solutions can, however, be used in a fundamental way for other applications. Therefore, in the present description, the needs and problems in CD production are specifically taken as a starting point. Approaches according to the invention are described in order to then, generally speaking, show how the principles found can generally be used.
In der Fertigung von CDs hat sich durchgesetzt, die einzelnen Kunststoffsubstrate mit sehr kurzen Zykluszeiten pro Bearbei¬ tungsschritt, im Sekundenbereich, zu behandeln. Zum Aufbrin¬ gen der reflektierenden Metallschicht hat sich dabei die Va- kuumsputtertechnik durchgesetzt. Die anschliessende Lackie¬ rung mit einem Schutzlack erfolgt dabei in einem Nassbe- schichtungsverfahren.It has become established in the manufacture of CDs to treat the individual plastic substrates with very short cycle times per processing step, in the range of seconds. Vacuum sputtering technology has become established for applying the reflective metal layer. The subsequent varnishing with a protective varnish is carried out in a wet coating process.
Insbesondere die nachfolgende schnelle Härtung des Lacks un¬ ter ultraviolettem Licht stellt ein Problem bei der Zuverläs¬ sigkeit der CD-Fertigung dar.In particular the subsequent rapid hardening of the lacquer under ultraviolet light represents a problem with the reliability of the CD production.
Bezüglich der Vakuumbeschichtungstechnik, die üblicherweise für die Metallbeschichtung eingesetzt wird, ist die erwähnte Lackierung auch artfremd.With regard to the vacuum coating technology, which is usually used for metal coating, the aforementioned coating is also foreign to the species.
Damit die sehr kurzen Metallbeschichtungs-Zykluszeiten nicht durch weit längere Nasslack-Beschichtungsprozess-Zykluszeiten zunichte gemacht werden, sind für den Lackierungsprozess hohe technische Aufwendungen zu betreiben.So that the very short metal coating cycle times are not negated by much longer wet coating process cycle times, the painting process is long to operate technical expenses.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumbehand¬ lungskarπmer zu schaffen, die es ermöglicht, die erwähnten Schutzschichten in einem der Sputtertechnik artverwandten Va- kuumprozess mit den geforderten kurzen Zykluszeiten zu reali¬ sieren.It is an object of the present invention to provide a vacuum treatment chamber which makes it possible to implement the protective layers mentioned in a vacuum process which is related to sputter technology and which has the required short cycle times.
Aus der Vakuumbeschichtungstechnik sind nun durchaus Verfah¬ ren bekannt, nichtleitende Schichten, wie Korrosionsschutz¬ schichten, abzulegen. Dabei sind aber üblicherweise wesent¬ lich längere Beschichtungszeiten in Kauf zu nehmen als die oben angegebenen geforderten wenigen Sekunden.Processes are now well known from vacuum coating technology for depositing non-conductive layers, such as corrosion protection layers. Usually, however, much longer coating times are to be accepted than the required few seconds specified above.
Sind wie beispielsweise bei bekannten, sogenannten plasma en- hanced chemical vapor deposition (PECVD) -Verfahren mit Mikro¬ wellen-Plasmaentladungen im Innern der Plasmaentladung Be- schichtungsraten von ca. 40nm/sec möglich, so sind doch die hierzu notwendigen Plasmadichten derart hoch, dass die resul¬ tierenden Temperaturbelastungen eine Beschichtung an Kunst¬ stoffSubstraten nicht erlauben. Das Substrat müsste zur Ein¬ haltung der Kunststoff (z.B. PMMA oder Polycarbonat) -erträgli¬ chen Temperaturen so weit aus dem Bereich höchster Plasma¬ dichte gefahren werden, dass dann wiederum, aufgrund der dort geringeren Beschichtungsrate, die geforderten kurzen Zyklus¬ zeiten nicht eingehalten werden könnten.If coating rates of approximately 40 nm / sec are possible in the interior of the plasma discharge, as in known, so-called plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) processes with microwave plasma discharges, the plasma densities required for this are nevertheless so high, that the resulting temperature loads do not allow coating on plastic substrates. In order to maintain the plastic (for example PMMA or polycarbonate) tolerable temperatures, the substrate would have to be moved so far out of the range of the highest plasma density that, due to the lower coating rate there, the required short cycle times would not be maintained could become.
Zudem sind Schichten, die im Randbereich von Mikrowellenent¬ ladungen mit hoher Rate abgeschieden werden, erfahrungsgemass häufig von lockerem Aufbau und damit für den Einsatz als Kor¬ rosionssperrschichten nicht geeignet.In addition, experience has shown that layers which are deposited at a high rate in the edge region of microwave discharges are frequently of a loose structure and are therefore not suitable for use as corrosion barrier layers.
Zusammenfassend kann mithin ausgesagt werden, dass die ge- meinsame Erfüllung der kurzen Zykluszeiten, im Sekundenbe¬ reich bei geforderter Beschichtungsdicke, und der einzuhal¬ tenden Temperaturbelastung sowie der Erhalt einer ausreichen¬ den Schichtqualität bis anhin als mit Vakuumbeschichtungsver- fahren nicht erfüllbar angesehen wurde.In summary, it can therefore be said that the joint fulfillment of the short cycle times, in the range of seconds with the required coating thickness, the temperature load to be maintained and the maintenance of a sufficient layer quality were previously considered to be impossible to achieve with vacuum coating methods.
Weniger grundsätzlicher Art haben weiter bekannte Hochfre¬ quenz-CVD-Verfahren den Nachteil, dass nicht nur das Sub¬ strat, sondern auch Hf-Einkopplungsanordnungen beschichtet werden, seien dies, bei Mikrowellenplasmen, dielektrische Einkopplungsfenster oder, bei tieferen Frequenzen, metalli¬ sche Einkopplungselektroden. Das Reinigen mit Austausch der erwähnten Teile oder durch plasmachemisches in situ-Reinigen ist mit der Forderung über lange Zeiten einzuhaltender kurzer Zykluszeiten nicht vereinbar.Less generally known, further known high-frequency CVD methods have the disadvantage that not only the substrate but also RF coupling arrangements are coated, be it with microwave plasmas, dielectric coupling windows or, at lower frequencies, with metallic coupling electrodes . Cleaning with replacement of the parts mentioned or by plasma chemical in-situ cleaning is not compatible with the requirement of short cycle times to be maintained over long periods.
Damit ist es weiter Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine rasche und wirtschaft¬ liche Abscheidung von Schichten aus der Gasphase zu ent¬ wickeln, wobei ein geringer Schichtmaterialverlust und eine hohe Homogenität gefordert sind.It is therefore a further object of the present invention to develop an apparatus and a method for the rapid and economical deposition of layers from the gas phase, a low loss of layer material and a high degree of homogeneity being required.
An einer Hochfrequenz-Plasmabehandlungskammer nach dem Ober¬ begriff von Anspruch 1, mit Blick auf die CD-Produktionspro- bleme, dann als Beschichtungskammer ausgebildet, in diesem Fall auch insbesondere für ein PECVD-Verfahren ausgelegt, werden die obgenannten Probleme bei deren Ausbildung nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst, d.h. dadurch, dass der Hochfrequenz-Entladestromkreis das Substrat als kapazitives Einkopplungselement mitumfasst.On a high-frequency plasma treatment chamber according to the preamble of claim 1, with a view to the CD production problems, then designed as a coating chamber, in this case also designed in particular for a PECVD process, the above-mentioned problems are dealt with in their formation according to the Characteristic of claim 1 solved, ie in that the high-frequency discharge circuit also includes the substrate as a capacitive coupling element.
Während bei der spezifischen Anwendung auf metallbeschichtete dielektrische, insbesondere KunststoffSubstrate, wie bei der CD-Produktion, eine Verwendung des Substrates als Mikrowel- len-Einkopplungsfenster nicht in Frage kommt, ist, unter ei¬ nem generellen Aspekt der vorliegenden Erfindung nach An¬ spruch 1, die Mikrowelleneinkopplung durch das dielektrische Substrat dann durchaus möglich, wenn auch die vorgenommene Beschichtung dielektrisch ist.While in the specific application on metal-coated dielectric, in particular plastic substrates, such as in the CD production, a use of the substrate as a microwave coupling window is out of the question, under a general aspect of the present invention according to claim 1, the microwave coupling through the dielectric substrate is quite possible, even if the one carried out Coating is dielectric.
Grundsätzlich übernimmt erfindungsgemäss auch ein metallbe¬ schichtetes dielektrisches Substrat bezüglich Hochfrequenz¬ plasmen im tieferen Frequenzbereich Elektrodenfunktion.In principle, according to the invention, a metal-coated dielectric substrate also acts as an electrode with respect to high-frequency plasmas in the lower frequency range.
Die grundlegende Erkenntnis nach Anspruch 1 ist, dass dadurch die erforderliche Hochfrequenzleistung niedrig gehalten wer¬ den kann, womit das Problem der Temperaturbelastung gelöst ist. Dabei werden aber gleichzeitig derart hohe Beschich- tungsraten erzielt, dass sich in äusserst kurzen Beschich- tungsZeiten, gar von einer Sekunde, die geforderten wirkungs¬ vollen Schutzschichten ablegen lassen.The basic finding according to claim 1 is that the required high-frequency power can thereby be kept low, which solves the problem of the temperature load. At the same time, however, such high coating rates are achieved that the required effective protective layers can be removed in extremely short coating times, even of one second.
Zudem wurde gefunden, dass die so, d.h. in einem Hochfre¬ quenz-PECVD-Beschichtungsverfahren mit der Kammer nach An¬ spruch 1, abgelegten Schutzschichten bei vergleichbarer Schichtdicke gar härter sind als konventionelle Lackschich¬ ten. Im weiteren erfolgt dabei die Schichtabscheidung prak¬ tisch ausschliesslich auf der als Hochfrequenz-Einkopplungs- flache wirkenden, zu beschichtenden Substratfläche.It was also found that the so, i.e. in a high-frequency PECVD coating process with the chamber according to claim 1, deposited protective layers with a comparable layer thickness are even harder than conventional lacquer layers. Furthermore, the layers are deposited practically exclusively on the high-frequency coupling surface acting substrate surface to be coated.
Spezifischer an einer PECVD-Beschichtungskammer nach dem Oberbegriff von Anspruch 2 lassen sich die oben erwähnten Probleme, vorerst unabhängig vom Vorschlag nach Anspruch 1, durch deren Ausbildung nach dem Kennzeichen von Anspruch 2 beheben. Diese Ausbildung zielt vorerst darauf ab, die Be¬ schichtung von Prozesskammer-Wandbereichen, ausser den zu be- schichtenden Substraten, so gering wie möglich zu halten. Nachteilig bleibt aber bei diesem Lδsungsansatz, für sich allein betrachtet, dass die Beschichtungsrate an nicht sub¬ stratbelegten Prozesskammerwänden weiterhin hoch bleibt, so dass sich bei längerem Betrieb ohne Reinigung Probleme durch abplatzende Schichten ergeben. Anderseits werden aber auch bei dieser Kammer hohe Beschichtungsraten bei den geforderten tiefen Belastungstemperaturen erzielt.More specifically, in a PECVD coating chamber according to the preamble of claim 2, the problems mentioned above can be remedied, for the time being independently of the proposal according to claim 1, by their formation according to the characterizing part of claim 2. For the time being, this training aims to coat the process chamber wall areas, in addition to the layering substrates to keep as low as possible. However, a disadvantage of this solution approach, taken on its own, is that the coating rate on process chamber walls which are not covered by the substrate remains high, so that problems caused by flaking layers arise during prolonged operation without cleaning. On the other hand, high coating rates are also achieved with this chamber at the required low loading temperatures.
Eine in jeder Beziehung optimierte Kammer ergibt sich durch gleichzeitige Realisation der Einkopplungstechnik nach An¬ spruch 1 an der Kammer mit Minimalvolumen nach Anspruch 2.A chamber which is optimized in every respect results from the simultaneous implementation of the coupling technique according to claim 1 on the chamber with minimum volume according to claim 2.
Es wird mithin auch ein erfindungsgemässes Schutzbeschich- tungsverfahren für Speicherplatten, insbesondere optische Speicherplatten, wie CDs, nach Anspruch 11 geschaffen, wel¬ ches im Durchlauf-Herstellungsverfahren als Vakuumbeschich¬ tungsverfahren ausgebildet ist und mithin artgleich ist wie das für die Metallbeschichtung üblicherweise vorgesehene schnelle Sputterverfahren. Es wird, dem Wortlaut von Anspruch 12 folgend, bevorzugterweise ein Hochfrequenz-PECVD-Verfahren eingesetzt, bei dem die Hochfrequenz-Plasmaentladungsenergie über das Substrat in den Prozessraum eingekoppelt wird.A protective coating method according to the invention for storage disks, in particular optical storage disks, such as CDs, is therefore also created, which is embodied in the continuous production process as a vacuum coating method and is therefore of the same type as the fast sputtering method usually provided for metal coating . Following the wording of claim 12, a high-frequency PECVD method is preferably used, in which the high-frequency plasma discharge energy is coupled into the process space via the substrate.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anschlies¬ send anhand von Figuren erläutert, davon ausgehend, anhand weiterer Figuren und abrückend von der spezifischen CD- bzw. Speicherplatten-Herstellung, den erfindungsgemässen Prinzi¬ pien folgende weitere Ausführungsformen der Erfindung vorge¬ stellt.Preferred embodiments of the invention are subsequently explained on the basis of figures, starting from this, on the basis of further figures and moving away from the specific production of CD or storage disks, the principles according to the invention presented by the following further embodiments of the invention.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 3 bis 8 bezüglich der erfindungsgemässen Behandlungskammer spezifiziert, deren bevorzugte Verwendungen in den Ansprüchen 9 und 10.Particularly preferred embodiments are in claims 3 to 8 with respect to the treatment chamber according to the invention specified, their preferred uses in claims 9 and 10.
In den Figuren zeigen:The figures show:
Fig. 1 eine spezifisch für die CD-Schutzbeschichtung mitFig. 1 with a specific for the CD protective coating
PECVD ausgelegte erfindungsgemässe Beschichtungskam¬ mer, schematisch und im Querschnitt;PECVD designed coating chamber according to the invention, schematically and in cross section;
Fig. 2 eine spezifisch für die Hf-PECVD-Schutzbeschichtung von CDs ausgelegte, weitere erfindungsgemässe Be¬ schichtungskammer;2 shows a further coating chamber according to the invention specifically designed for the Hf-PECVD protective coating of CDs;
Fig. 3 ausgehend von der Beschichtungskammer nach Fig. 2, schematisch, die erfindungsgemässe Hf-Einkopplungs- technik für die Behandlung von nichtmetallbeschich¬ teten dielektrischen Substraten im Mikrowellen-Plas¬ ma;3, starting from the coating chamber according to FIG. 2, schematically, the RF coupling technology according to the invention for the treatment of non-metal-coated dielectric substrates in microwave plasma;
Fig. 4 schematisch, in Darstellung analog zu Fig. 3, die bei der Kammer nach Fig. 2 eingesetzte Einkopplungs- technik an einem Substrat ohne Metallbeschichtung;FIG. 4 schematically, in a representation analogous to FIG. 3, the coupling technique used in the chamber according to FIG. 2 on a substrate without a metal coating;
Fig. 5 in Darstellung analog zu den Fig. 3 und 4, eine weitere erfindungsgemässe Einkopplungstechnik;Fig. 5 in a representation analogous to Figs. 3 and 4, a further coupling technique according to the invention;
Fig. 6 schematisch, eine erfindungsgemässe Hf-PECVD-Be- schichtungskammer, welche, kombiniert, die erfin¬ dungsgemässen Merkmale der Kammer nach Fig. 1 und der Kammer nach Fig. 2 aufweist.6 schematically, an Hf-PECVD coating chamber according to the invention, which, combined, has the features according to the invention of the chamber according to FIG. 1 and the chamber according to FIG. 2.
Gemäss Fig. 1 ist als ein erstes Beispiel spezifisch für die Schutzbeschichtung kreisscheibenförmiger Substrate 1 mit ei- ner Zentrumsöffnung, nämlich insbesondere von Speicherplat¬ ten, dabei insbesondere optischer Speicherplatten, wie CDs, mit Metall-, beispielsweise Aluminiumbeschichtung 3, die er¬ findungsgemässe Kammer um die Zentralachse C äusserst flach, im speziellen Fall als flacher Zylinder aufgebaut. Die sich bezüglich der Zentralachse C gegenüberliegenden, flächigen Kammerwände 5 sind im wesentlichen identisch ausgebildet und tragen, zentral, je Abpumpstutzen 7, weiter eine Aufnahme 9 für die Peripherie der zu beschichtenden Substrate 1. Weil die Kammer an sich erfindungsgemäss ausgebildet ist, was nicht erst bei Aufnahme der zu beschichtenden Substrate 1 er¬ kenntlich ist, sind die Substrate 1 gestrichelt dargestellt.1, as a first example, specific for the protective coating of circular disc-shaped substrates 1 with a ner center opening, namely in particular of storage disks, in particular optical storage disks such as CDs, with a metal, for example aluminum, coating 3, the chamber according to the invention around the central axis C is extremely flat, in the special case as a flat cylinder. The two-dimensional chamber walls 5 lying opposite each other with respect to the central axis C are essentially identical and carry, centrally, each pumping nozzle 7, a receptacle 9 for the periphery of the substrates to be coated 1. Because the chamber itself is designed according to the invention, which is not the case when the substrates 1 to be coated are picked up, the substrates 1 are shown in dashed lines.
Die Aufnahmen 9 definieren je Aufnahmeflächen 11 für die auf¬ zunehmenden Substrate 1. Die Pumpstutzen 7 sind so ausgelegt, dass sie durch die vorgesehenen Substratzentrumsöffnungen durchragen und gegebenenfalls mit zur Substrathalterung bzw. -positionierung mit den Aufnahmen 9 dienen.The receptacles 9 each define receptacle surfaces 11 for the substrates 1 to be raised. The pump nozzles 7 are designed such that they protrude through the openings provided in the substrate and, if necessary, also serve to hold or position the substrate with the receptacles 9.
Die Kammerwände 5 sind so beabstandet, dass die Aufnahmeflä¬ chen 11 für die Substrate 1 einen Abstand A aufweisen, wel¬ cher mindestens so gross sein muss, dass unkontrollierbare Hohlraumentladungen zwischen den Platten vermieden werden, der also mindestens 10mm beträgt. Anderseits sollte die Ab¬ scheidung auf den Zylindermantelflächen möglichst gering sein, so dass der Abstand A kleiner als der Plattenradius sein sollte.The chamber walls 5 are spaced such that the receiving surfaces 11 for the substrates 1 are at a distance A which must be at least large enough to avoid uncontrollable cavity discharges between the plates, which is at least 10 mm. On the other hand, the deposition on the cylinder jacket surfaces should be as small as possible, so that the distance A should be smaller than the plate radius.
Bezüglich der Aufnahmen 9 peripher, münden im Bereich beider Wände 5, vorzugsweise verteilt, Gaszuführungen 13 ein, welche mit einem Reaktivgastank (nicht dargestellt) verbunden sind. An den Abpumpstutzen 7 sind (nicht dargestellt) Pumpaggregate angeschlossen. Die Beabstandung der Wände 5 wird sichergestellt durch Isola¬ tionspartien 15, zwischen welchen, vorzugsweise umlaufend, eine metallische Elektrode 17 eingebettet ist. Letztere ist an einem Generator 19 für den Unterhalt der Plasmaentladung im Prozessraum 20 angeschlossen, ebenso wie vorzugsweise bei¬ de Wände 5.With regard to the receptacles 9 peripheral, gas feeds 13, which are connected to a reactive gas tank (not shown), open into the area of both walls 5, preferably distributed. Pump units (not shown) are connected to the pumping nozzle 7. The spacing of the walls 5 is ensured by insulation parts 15, between which, preferably all around, a metallic electrode 17 is embedded. The latter is connected to a generator 19 for maintaining the plasma discharge in the process space 20, as are preferably both walls 5.
Je nach beabsichtigtem Beschichtungsprozess kann der Genera¬ tor 19 als DC-Generator oder als AC-Generator ausgebildet sein oder eine Ueberlagerung von DC+AC-Signal abgeben oder kann ein pulsierendes Signal abgeben.Depending on the intended coating process, the generator 19 can be designed as a DC generator or as an AC generator or emit a superimposition of the DC + AC signal or can emit a pulsating signal.
Wie aus Fig. 1 ohne weiteres ersichtlich, ergibt sich entlang der hier durch PECVD zu beschichtenden Substrate eine homoge¬ ne, radial nach innen gerichtete Strömung erst unverbraucht eingelassenen Reaktivgases hin zur Abpumpung verbleibenden Reaktivgases und gasförmiger, nicht abgelegter Reaktionspro¬ dukte.As is readily apparent from FIG. 1, there is a homogeneous reactive gas admitted unused, radially inward, along the substrates to be coated here by PECVD to the pumping of remaining reactive gas and gaseous, non-deposited reaction products.
Mit einer Kammer, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, wurde eine Schutzbeschichtung an AI-beschichteten Poly¬ carbonat-CD-Substraten unter Einhalt folgender Grossen reali¬ siert :With a chamber, as shown schematically in FIG. 1, a protective coating on Al-coated polycarbonate CD substrates was implemented while maintaining the following sizes:
Abstand der zu beschichtenden Substratflächen: 50mmDistance of the substrate surfaces to be coated: 50mm
Reaktivgase:Reactive gases:
a) Monomer: Hexamethyldisiloxan Fluss: ΘOsccma) Monomer: Hexamethyldisiloxane Flow: ΘOsccm
b) 02 :b) 0 2 :
Fluss : 40sccm Totaldruck: 42PaFlow: 40sccm Total pressure: 42Pa
Generatorfrequenz: 100kHzGenerator frequency: 100kHz
Generatorleistung: 250W an der LastGenerator power: 250W at the load
Prozesszeit: 15secProcess time: 15sec
Resultate:Results:
Die Schichtdicke, gemessen auf einem Messkreis mit Radius 20mm an der CD, betrug 430nm, auf einem Messkreis von 55mm Radius 436nm.The layer thickness, measured on a measuring circle with a radius of 20 mm on the CD, was 430 nm, and 436 nm on a measuring circle with a radius of 55 mm.
Dies entspricht einer Aufwachs- bzw. Beschichtungsrate von 29nm/sec.This corresponds to a growth or coating rate of 29nm / sec.
Berücksichtigt man, dass Schichtdicken von bereits ca. 140nm ausreichen, so ist ersichtlich, dass mit der erfindungsgemäs¬ sen Kammer nach Fig. 1 innerhalb von ca. 5sec die geforderte Beschichtung möglich ist.If one takes into account that layer thicknesses of already approximately 140 nm are sufficient, it can be seen that the required coating is possible within approximately 5 seconds with the chamber according to the invention according to FIG. 1.
Das CD-Substrat aus Polycarbonat zeigte keinerlei thermische Beeinträchtigung auf.The polycarbonate CD substrate showed no thermal impairment whatsoever.
Nachteilig an der in Fig. 1 vorgestellten Kammer ist, dass die vorzugsweise ringförmige Elektrode 17 mitbeschichtet wird. Die beim obenerwähnten Beispiel ermittelte Beschich¬ tungsrate an der Elektrode 17 war ca. dreimal höher als auf dem Substrat. Bei längerem Betrieb ohne Reinigung können sich mithin Probleme durch abplatzende Schichten von der Elektrode ergeben, welche die Substratbeschichtung verunreinigen können und/oder die Plasmaentladung stören können. Diese Probleme werden an der zweiten bevorzugten erfindungs¬ gemässen Kammer nach Fig. 2 gelöst.A disadvantage of the chamber presented in FIG. 1 is that the preferably annular electrode 17 is also coated. The coating rate determined on the electrode 17 in the example mentioned above was approximately three times higher than on the substrate. In the event of prolonged operation without cleaning, problems can therefore arise as a result of flaking layers from the electrode, which can contaminate the substrate coating and / or disrupt the plasma discharge. These problems are solved in the second preferred chamber according to the invention according to FIG. 2.
Diese zeigt die erfindungsgemässe Kammer, wiederum spezifisch für die Schutzbeschichtung kreisscheibenförmiger dielektri¬ scher Substrate, insbesondere von Speicherscheiben mit Kunst¬ stoffSubstraten, dabei wiederum insbesondere für CDs. Das Substrat 1 mit der Metallbeschichtung 3, wiederum, da nicht zur erfindungsgemässen Kammer gehörend, gestrichelt eingetra¬ gen, liegt auf der Aufnahmefläche 11 der für die Aufnahme des Substrates 1 vorgesehenen Aufnahme 9 entlang dem Peripherie¬ bereich der Kammer. Der Abpumpstutzen 7 ist so ausgebildet, dass er durch die Zentrumsδffnung des eingelegten Substrates 1 ragt. An der Peripherie, im Bereich der Aufnahme 9, münden, vorzugsweise verteilt, die Reaktivgaseinlässe 13 ein, wobei bei der hier dargestellten Ausführungsform, im Unterschied zu derjenigen nach Fig. 1, was jedoch nicht zwingend ist, ein separater Gaseinlass 13a für das Reaktivgas 02 mit separatem Abpumpstutzen 7a vorgesehen ist.This shows the chamber according to the invention, again specifically for the protective coating of circular disk-shaped dielectric substrates, in particular storage disks with plastic substrates, again in particular for CDs. The substrate 1 with the metal coating 3, again, since it is not part of the chamber according to the invention, entered in dashed lines, lies on the receiving surface 11 of the receptacle 9 provided for receiving the substrate 1 along the peripheral region of the chamber. The pumping nozzle 7 is designed such that it protrudes through the center opening of the inserted substrate 1. At the periphery, in the area of the receptacle 9, the reactive gas inlets 13 open, preferably distributed, whereby in the embodiment shown here, in contrast to that according to FIG. 1, which is not mandatory, however, a separate gas inlet 13a for the reactive gas 0 2 is provided with a separate pump nozzle 7a.
Die Hochfrequenzeinkopplung vom Generator 19, bei dem es sich in diesem Fall um einen Hochfrequenzgenerator handeln muss, bis hin in den Mikrowellenbereich arbeitend, ist mit einer Ankopplungselektrode 21 verbunden, welche an der Aufnahmeflä¬ che 11 für das Substrat 1 freiliegt und, vorzugsweise ring¬ förmig, in einen Isolationsträger 22 eingebettet ist. Wie dargestellt, sind die übrigen metallischen Kammerpartien auf Bezugspotential, insbesondere Massepotential, gelegt. Dabei sind bevorzugterweise sowohl Stutzen 7 wie auch Flansch 13a elektrisch von der Kammerwand isoliert bzw. als Isolator aus¬ gebildet (nicht dargestellt) , die Kammerwand liegt auf Be¬ zugspotential. Weil das Material des Substrates dielektrisch ist, d.h. im speziellen Fall aus Kunststoff, wie insbesondere PMMA oder Polycarbonat, besteht, wirken die Elektrode 21 einerseits, der Kunststoffkörper des Substrates 1 anderseits und die Me¬ tallbeschichtung 3 als Kopplungskapazität, durch welche die Hochfrequenzenergie in den Reaktionsraum 20 eingekoppelt wird. Die Kammer gemäss Fig. 2, die eine bevorzugte Form der Erfindung wiedergibt, wurde wie folgt betrieben:The high-frequency coupling from the generator 19, which in this case must be a high-frequency generator, working into the microwave range, is connected to a coupling electrode 21, which is exposed on the receiving surface 11 for the substrate 1 and, preferably, in a ring shaped, is embedded in an insulation support 22. As shown, the remaining metallic parts of the chamber are connected to the reference potential, in particular ground potential. In this case, both socket 7 and flange 13a are preferably electrically insulated from the chamber wall or formed as an insulator (not shown), the chamber wall is at reference potential. Because the material of the substrate is dielectric, ie in the special case made of plastic, such as in particular PMMA or polycarbonate, the electrode 21 on the one hand, the plastic body of the substrate 1 on the other hand and the metal coating 3 act as coupling capacitance, through which the high-frequency energy is transmitted into the Reaction space 20 is coupled. The chamber according to FIG. 2, which represents a preferred form of the invention, was operated as follows:
Reaktivgase:Reactive gases:
a) Monomer: lOOsccm 1,3 Divinyl-1, 1,3, 3-tetramethyldisi- loxana) Monomer: lOOsccm 1,3 divinyl-1, 1,3, 3-tetramethyldisiloxane
b) Sauerstoff:b) oxygen:
Fluss: lOOsccmFlow: lOOsccm
Totaldruck: 60PaTotal pressure: 60Pa
Generatorfrequenz: 13,56MHzGenerator frequency: 13.56MHz
Generatorleistung an der Last (Reflexion ca. 5%) : 450WGenerator power at the load (reflection approx. 5%): 450W
Prozesszeit: lsecProcess time: lsec
Als Resultat wurde eine Schicht mit einer Dicke von 140nm ab¬ gelegt, was einer Beschichtungsrate von 140nm/sec entspricht.As a result, a layer with a thickness of 140 nm was deposited, which corresponds to a coating rate of 140 nm / sec.
Insbesondere bei Vorbeschichtung mit einer metallischen Schicht aus AI ist es angezeigt, vor der erwähnten PECVD- Schutzbeschichtung, eine kurze Sauerstoffbehandlung von ca. 0,2sec vorzuschalten; sogar Schichtdicken von mehr als 7μm können auf diese Weise auf CD-Substrate, in einem pulsieren¬ den Betriebsmodus, haftfest aufgebracht werden. Im kontinu¬ ierlichen Betriebsmodus ist die Prozesszeit für CDs, aus thermischen Gründen, auf 10 bis 20 Sekunden begrenzt. Dies ist verständlich, wenn man davon ausgeht, dass, wenn nur ein Bruchteil von 100W in eine CD mit einer Masse von 16g für 15sec eingekoppelt wird, sich deren Temperatur um 80° erhöht.In particular in the case of precoating with a metallic layer made of Al, it is advisable to precede the aforementioned PECVD protective coating with a short oxygen treatment of approximately 0.2 seconds; even layer thicknesses of more than 7μm can be adhered in this way to CD substrates in a pulsating operating mode. In the continuous operating mode, the process time for CDs is limited to 10 to 20 seconds for thermal reasons. This is understandable if one assumes that if only a fraction of 100W is injected into a CD with a mass of 16g for 15sec, its temperature will increase by 80 °.
Weil, wie sich aus Fig. 2 ergibt, die Metallschicht 3 bzw. deren Oberfläche als Aequipotentialflache wirkt, ist die Gleichmässigkeit der Beschichtungsdickenverteilung sehr gut, beispielsweise mit Abweichungen von höchstens 4% vom Mittel¬ wert. Die Abscheidungsrate an nicht zu beschichtenden Reak¬ torteilen wurde in lern Abstand von der zu beschichtenden CD- Fläche mit höchstens 1/30 der CD-Beschichtungsrate gemessen.Because, as can be seen from FIG. 2, the metal layer 3 or its surface acts as an equipotential surface, the uniformity of the coating thickness distribution is very good, for example with deviations of at most 4% from the mean. The deposition rate on reactor parts not to be coated was measured at a distance of 1/30 of the CD coating rate at a distance from the CD surface to be coated.
Folgende Prozessgrδssenbereiche werden insbesondere für die Schutzbeschichtung optischer Speicherscheiben, wie CDs, ange¬ raten:The following process size ranges are particularly recommended for the protective coating of optical storage disks, such as CDs:
Basisdruck: < 8Pa, was bereits mit einer zwei¬ stufigen Drehschieberpumpe in kürze¬ ster Zeit erreichbar ist.Base pressure: <8Pa, which can be achieved in a very short time with a two-stage rotary vane pump.
Pumpquerschnitt: entsprechend der Zentrumsöffnung derPump cross section: according to the center opening of the
Speieherscheibe sowie, gemäss Fig. 2, gegebenenfalls über zusätzliche Pumpleitungen oberhalb des zu be¬ schichtenden Substrates.Storage disk and, according to FIG. 2, optionally via additional pump lines above the substrate to be coated.
Prozessdruck: 30 bis lOOPa, vorzugsweise ca. 60Pa.Process pressure: 30 to 10OPa, preferably approx. 60Pa.
Monomer: vorzugsweise eine Siloxanverbindung, wie z.B. Hexamethyldisiloxan oder Divinyltetramethyldisiloxanc bevor¬ zugterweise zugeführt am Umfang des zu beschichtenden Substrates.Monomer: preferably a siloxane compound, such as, for example, hexamethyldisiloxane or divinyltetramethyldisiloxane c, preferably supplied on the circumference of the substrate to be coated.
Weiteres Reaktivgas: vorzugsweise Sauerstoff, nicht not¬ wendigerweise zugeführt am Umfang des zu beschichtenden Substrates.Another reactive gas: preferably oxygen, not necessarily supplied at the periphery of the substrate to be coated.
Plasmabetriebsfrequenz: 1 bis 500MHz, aus Gründen der Ver¬ fügbarkeit vorzugsweise 13,56MHz.Plasma operating frequency: 1 to 500 MHz, preferably 13.56 MHz for reasons of availability.
Leistung: 200 bis 1000W RF.Power: 200 to 1000W RF.
Prozesszeit: 1 bis 15sec. Bevorzugterweise er¬ folgt eine Plasmavorbehandlung in reinem Sauerstoff während einer Pro¬ zesszeit von 0,1 bis lsec.Process time: 1 to 15sec. A plasma pretreatment in pure oxygen is preferably carried out for a process time of 0.1 to isec.
Das mit den erfindungsgemässen Kammern durchgeführte Be- schichtungsverfahren läuft bei relativ hohem Druck und ist nicht restluftempfindlich, d.h. es genügt, wie erwähnt, eine zweistufige Drehschieberpumpe zum Abpumpen.The coating process carried out with the chambers according to the invention runs at relatively high pressure and is not sensitive to residual air, i.e. as mentioned, a two-stage rotary vane pump is sufficient for pumping.
Die erforderliche Hochfrequenzleistung ist tief, beispiels¬ weise 600W, was entsprechende Einsparungen, u.a. bei der Be¬ reitstellung des Generators, ermöglicht. In sehr kurzen Pro¬ zesszykluszeiten von lsec lassen sich wirkungsvolle Korro¬ sionsschutzschichten herstellen. Die Schichten sind bei ver¬ gleichbarer Schichtdicke härter als nass aufgetragene Lack¬ schichten. Die Abscheidung findet praktisch nur, wie er¬ wünscht, am Substrat statt. Die Kammern, sowohl nach Fig. 1 wie auch nach Fig. 2, lassen sich leicht für das automatische Handling aufbauen.The high-frequency power required is low, for example 600W, which enables corresponding savings, inter alia when the generator is provided. Effective corrosion protection layers can be produced in very short process cycle times of lsec. With a comparable layer thickness, the layers are harder than wet-applied lacquer layers. The deposition takes place practically only as desired on the substrate. The chambers, both according to Fig. 1 and Fig. 2, can be easily set up for automatic handling.
Insbesondere das Vorgehen nach Fig. 2 mit Hochfrequenzein¬ kopplung durch das Substrat kann für viele andere Hochfre¬ quenz-Plasma-Behandlungsverfahren, wie z.B. für reaktive Aetzverfahren des Substrates eingesetzt werden, weiter z.B. für die Ablegung dielektrischer Zwischenschichten oder me¬ tallorganischer Verbindungen als metallische Schichten auf dielektrischen Substraten.In particular, the procedure according to FIG. 2 with high-frequency coupling through the substrate can be used for many other high-frequency plasma treatment methods, e.g. be used for reactive etching processes of the substrate, further e.g. for the deposition of dielectric intermediate layers or metal organic compounds as metallic layers on dielectric substrates.
Verglichen mit den bekannten Schutzlackierungstechniken, ins¬ besondere für CDs, ergibt sich eine höhere Zuverlässigkeit und höhere Schichthärte; dabei resultiert ein geringerer Be- schichtungsmaterialverbrauch und eine geringere Umweltbela¬ stung.Compared with the known protective coating techniques, in particular for CDs, there is a higher reliability and higher layer hardness; this results in a lower consumption of coating material and a lower environmental impact.
Wie der Fachmann sofort erkennt, ergeben sich durch die Hf- Einkopplungstechnik, wie sie spezifisch für die CD-Anwendung anhand von Fig. 2 erläutert wurde, grundsätzlich verschieden¬ ste Möglichkeiten.As the person skilled in the art immediately recognizes, the RF coupling technique, as was explained specifically for the CD application with reference to FIG. 2, fundamentally offers a wide variety of possibilities.
Gemäss Fig. 3 kann durch das dielektrische Substrat 1, sofern nicht metallisch beschichtet, Mikrowellenenergie in den Pro¬ zessraum 20 eingekoppelt werden, wo das Substrat 1 nichtlei¬ tend beschichtet oder geätzt wird.According to FIG. 3, microwave energy can be injected into the process space 20 through the dielectric substrate 1, provided that it is not metallically coated, where the substrate 1 is non-conductively coated or etched.
Gemäss Fig. 4 kann ein nicht metallisch vorbeschichtetes Sub¬ strat 1 dadurch behandelt werden, dass über die Elektrode 21 die Hochfrequenzenergie des Generators 19 in den Prozessraum 20 eingekoppelt wird und dabei letzterer bezüglich der Elek¬ trode 21 als Kapazitätsgegenelektrode wirkt. Dabei ist zu betonen, dass, wie dies eigens in Fig. 5 darge¬ stellt ist, bei der Kammer nach Fig. 2 wie auch nach. Fig. 4 die Elektrode 21 nicht gegen den Prozessraum 20 freiliegen muss, um direkt das Substrat 1 zu kontaktieren. Sie kann di¬ elektrisch abgedeckt sein.4, a non-metallic precoated substrate 1 can be treated by coupling the high-frequency energy of the generator 19 into the process space 20 via the electrode 21 and thereby acting as a capacitance counterelectrode with respect to the electrode 21. It should be emphasized that, as shown specifically in FIG. 5, in the chamber according to FIG. 2 as well as in FIG. 4 the electrode 21 does not have to be exposed against the process space 20 in order to contact the substrate 1 directly. It can be covered electrically.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemässe Einkopplungs- verfahren auch dann vorgenommen werden, wenn, wie bei der CD, die zu beschichtende Oberfläche und/oder die Rückseite des Substrates metallbeschichtet ist. Hier übernimmt der dielek¬ trische Träger der Substrate die Funktion einer Koppelkapazi¬ tät in einer Hf-Entladung. Die sich ergebende Seif-Bias-Span¬ nung auf der Metallschicht wirkt sich vorteilhaft auf die Er¬ höhung der Beschichtungsrate und deren Gleichmässigkeit - durch die Ausbildung einer Aequipotentialflache - aus.Of course, the coupling method according to the invention can also be carried out if, as with the CD, the surface to be coated and / or the back of the substrate is metal-coated. Here the dielectric carrier of the substrates takes on the function of a coupling capacitance in an HF discharge. The resulting soap-bias voltage on the metal layer has an advantageous effect on increasing the coating rate and its uniformity - by forming an equipotential surface.
Bezüglich der Dimensionierung der Elektrodenflächen der Elek¬ troden 21 sowie der zwischen letzterer und dem Prozessraum 20 liegender Dielektrika und ihrer Dicken sowie der verwendeten Betriebsfrequenzen kennt der Fachmann die entsprechenden Ge- setzmässigkeiten. Um insbesondere die Einkopplung in der Me- tallschicht auf der CD zu erreichen, sollte die Elektroden¬ fläche bzw. deren Projektion nicht grösser als die Fläche der Metallschicht sein.With regard to the dimensioning of the electrode surfaces of the electrodes 21 and the dielectrics lying between the latter and the process space 20 and their thicknesses as well as the operating frequencies used, the person skilled in the art knows the corresponding laws. In order in particular to achieve the coupling into the metal layer on the CD, the electrode surface or its projection should not be larger than the surface of the metal layer.
In Fig. 6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kammer dargestellt, die sich ohne weitere Erläuterung aus Betrachtung von Fig. 1 und Fig. 2 ergibt.-FIG. 6 shows a further preferred embodiment of a chamber according to the invention, which results from the consideration of FIGS. 1 and 2 without further explanation.
An der Kammer gemäss Fig. 1 wird das Einkopplungsprinzip über das Substrat 1 gemäss Fig. 2 eingesetzt. Dadurch entfällt, mit Blick auf Fig. 1, die Elektrode 17, welche an der Ausfüh¬ rung nach Fig. 1 übermässig stδrbeschichtet wird. Selbstverständlich werden an der Kammer nach Fig. 6 beide vorgesehenen Einkopplungselektroden 21 bevorzugt vom selben Hochfrequenzgenerator betrieben, wenn eine symmetrische Ent¬ ladung, wie in der weitaus überwiegenden Anzahl Fälle, er- • reicht werden soll, wie gestrichelt bei 19a dargestellt. Be¬ züglich der Potentiallegung eines (hier nicht dargestellten) Kammergehäuses, der Flansche 13a sowie der Stutzen 7 gilt be¬ vorzugt das zu Fig. 2 Ausgeführte. The coupling principle via the substrate 1 according to FIG. 2 is used on the chamber according to FIG. 1. As a result, with a view of FIG. 1, there is no electrode 17, which is excessively hard-coated on the embodiment according to FIG. 1. Of course, the two coupling electrodes 21 provided on the chamber according to FIG. 6 are preferably operated by the same high-frequency generator if a symmetrical discharge, as in the vast majority of cases, is to be achieved, as shown in dashed lines at 19a. With regard to the potential connection of a chamber housing (not shown here), the flanges 13a and the connecting piece 7, what has been said in relation to FIG. 2 applies.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Hf-Plasmabehandlungskammer für mindestens ein dielektri¬ sches Substrat (1) mit einem Hf-Generator (19) für die Plas¬ maentladung sowie einer damit verbundenen Einkopplungsanord- nung für Hf-Energie in die Kammer (20) sowie mindestens einer eine Aufnähmefläche für das Substrat (1) definierenden Sub¬ strataufnahme (9) , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) sowie die Hf-Verbindung zum Generator (19) so angeordnet sind, dass der Hf-Entladestromkreis das Substrat (1) als ka¬ pazitives Einkopplungselement mitumfasst.1. RF plasma treatment chamber for at least one dielectric substrate (1) with an RF generator (19) for the plasma discharge and an associated coupling arrangement for RF energy into the chamber (20) as well as at least one receiving surface for the substrate (1) defining substrate receptacle (9), characterized in that the receptacle (9) and the RF connection to the generator (19) are arranged in such a way that the RF discharge circuit depletes the substrate (1) as a capacitor capacitive coupling element.
2. PECVD-Beschichtungskammer für mindestens zwei flächige Substrate mit einem Generator (19) für die Plasmaentladung sowie einer damit verbundenen Einkopplungsanordnung für die Entladungsenergie in die Kammer (20) sowie mit mindestens zwei je eine Aufnahmefläche (11) für eines der Substrate (1) definierenden Substrataufnahmen (9) und mit einer Gasein- lass(13)- sowie einer Gasabpump(7) -Anordnung an der Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeflächen (11) sich gegenüberliegen und, im wesentlichen abschliessend, sich ge¬ genüberliegende Prozessraum-Begrenzungsflächen definieren, dass weiter für den Abstand A dieser Flächen gilt:2. PECVD coating chamber for at least two flat substrates with a generator (19) for the plasma discharge and an associated coupling arrangement for the discharge energy into the chamber (20) and with at least two receiving surfaces (11) for one of the substrates (1) defining substrate receptacles (9) and with a gas inlet (13) - and a gas pumping (7) arrangement on the chamber, characterized in that the receiving surfaces (11) lie opposite one another and, essentially conclusively, opposing process space Define boundary surfaces that the following also applies to the distance A of these surfaces:
A < 10mm.A <10mm.
3. Behandlungskammer nach den Merkmalen von Anspruch 1 mit Substrataufnahmen nach Anspruch 2.3. Treatment chamber according to the features of claim 1 with substrate receptacles according to claim 2.
4. Kammer nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Hf-Generator (19) ein Mikrowellengenerator ist und das Substrat das Einkopplungsfenster bildet. 4. Chamber according to one of claims 1 or 3, characterized gekenn¬ characterized in that the RF generator (19) is a microwave generator and the substrate forms the coupling window.
5. Kammer nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Einkopplungsanordnung eine im Bereich der Aufnahmefläche (11) angeordnete, hierzu im wesentlichen planparallele, metallische Elektrodenfläche (21) aufweist, welche gegen das Kammerinnere (20) freiliegt oder dielek¬ trisch abgedeckt ist.5. Chamber according to one of claims 1, 3 or 4, characterized in that the coupling arrangement has a, in the area of the receiving surface (11) arranged, for this purpose essentially plane-parallel, metallic electrode surface (21) which against the chamber interior (20) is exposed or is dielectrically covered.
6. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Aufnahme (9) oder die Aufnahmen (9) für kreisscheibenförmige Substrate (1) ausgebildet ist bzw. sind, eine Gaseinlassanordnung (13) im Peripheriebereich der jewei¬ ligen aufnahmedefinierten Aufnähmetlache (11) , vorzugsweise verteilt, einmündet und eine Gasabpumpanordnung (7) zentral bezüglich der Aufnähmetlachen (11) in die Kammer einmündet.6. Chamber according to one of claims 1 to 5, characterized gekenn¬ characterized in that the receptacle (9) or the receptacles (9) for circular disk-shaped substrates (1) is or are, a gas inlet arrangement (13) in the peripheral region of the jewei¬ leaigen defined receiving surface (11), preferably distributed, opens and a gas pumping arrangement (7) opens centrally with respect to the receiving surface (11) in the chamber.
7. Kammer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Einkopplungsanordnung eine Elektrode (17) umfasst, die an einem die Aufnähmeflächen (11) beabstandenden Kammerwandabschnitt (15, 17) angeordnet ist, vorzugsweise als umlaufende Ringelektrode (15) .7. Chamber according to one of claims 2 to 6, characterized in that the coupling arrangement comprises an electrode (17) which is arranged on a chamber wall section (15, 17) spacing the receiving surfaces (11), preferably as a circumferential ring electrode (15 ).
8. Kammer nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass sie als PECVD-Kammer ausgebildet ist und hierzu eine Gaseinlassanordnung (13) sowie eine Gasabpumpan¬ ordnung (7) aufweist.8. Chamber according to one of claims 1, 3 to 7, characterized ge indicates that it is designed as a PECVD chamber and for this purpose has a gas inlet arrangement (13) and a gas pumping arrangement (7).
9. Verwendung der Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Behandlung von Substraten mit einem Kunststoff-Grundkör¬ per.9. Use of the chamber according to one of claims 1 to 8 for the treatment of substrates with a plastic base body.
10. Verwendung nach Anspruch 9 für die Schutzbeschichtung einer metallbeschichteten Substratfläche, vorzugsweise an ei¬ ner optischen Speicherplatte, vorzugsweise an einer CD. 10. Use according to claim 9 for the protective coating of a metal-coated substrate surface, preferably on an optical storage disk, preferably on a CD.
11. Verfahren zur Schutzbeschichtung von metallisch be¬ schichteten Speicherplatten im Durchlaufverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu ein Vakuumbeschichtungsverfahren eingesetzt wird.11. Process for the protective coating of metallically coated storage disks in a continuous process, characterized in that a vacuum coating process is used for this.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein PECVD-Verfahren eingesetzt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that a PECVD method is used.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beschichtung ein Hf-Plasma er¬ zeugt wird und die Hf-Energie hierfür in den Prozessraum über das Substrat eingekoppelt wird. 13. The method according to any one of claims 11 or 12, characterized in that an RF plasma is generated for the coating and the RF energy is coupled into the process space for this purpose via the substrate.
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