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技術 浸透バリア

出願人 エヴァテック・アーゲー
発明者 リコ・ベンツシュテファン・フォセルユルゲン・ヴァイヒャルト
出願日 2018年7月12日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2020-501482
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-528494
状態 未査定
技術分野 物理蒸着 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等 積層体(2) CVD
主要キーワード 密閉枠 境界面領域 回転式コンベア 含有無機材料 堆積空間 ステーション構造 液体冷却媒体 材料境界
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図面 (14)

課題・解決手段

基材上に浸透バリア層システムを付与する方法は、PVD及び/又はALDにより、無機材料層ステム堆積させる(3)ことにより、浸透密閉確立する工程と、これによって、ポリマー材料層システムを基材上に、無機材料層システムをポリマー材料システム上に堆積させる(2)ことにより、無機材料層システムの接着性及び亀裂密閉をもたらす工程とを含む。

概要

背景

基材に対する及び基材上への水分子等の浸透を効果的に阻む、基材上の薄層を実現するためには、このような浸透バリア層は、無機材料の層でなければならない。

(定義)
本発明の説明及び特許請求の範囲の枠内で、「基材」という用語は、総称的に加工物であると理解されている。基材は、例えば、150℃より高い又はこれより低い温度に敏感な材料を含み得る。基材は、プレート状の形状を有することができる。基材は電気デバイスであってよく、感熱性材料の一例としてプリント回路基板材料を含んでもよい。

有機材料層、例えば、ポリマーの層、例えば、プラズマ重合した層の大部分は、十分な密閉作用を有さず、又は効果的に浸透を阻むために厚い層が必要とされる。プラズマ強化CVD(PECVD)を用いて、多くの場合、例えば、150℃より高温で、及び/又は例えば、シラン等の危険ガスの使用により、高密度無機層を実現することができる。

純粋な無機材料層は、壊れやすいという弱点を有し、これらの温度増大係数は、開始基材のものに適合されていない。よって、温度の小さな増加でも、無機材料層の亀裂又は開始基材への無機材料層の付着性障害をもたらし得る。

(定義)
「開始基材」という用語は、未だ未処理であるか、又は浸透を阻むために十分処理されていない、上で定義されたような基材であると理解する。

概要

基材上に浸透バリア層システムを付与する方法は、PVD及び/又はALDにより、無機材料層システム堆積させる(3)ことにより、浸透密閉を確立する工程と、これによって、ポリマー材料層システムを基材上に、無機材料層システムをポリマー材料システム上に堆積させる(2)ことにより、無機材料層システムの接着性及び亀裂密閉をもたらす工程とを含む。

目的

本発明の1つの目的は、浸透保護された基材、よって、上記に述べられたような弱点を回避するような基材を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

浸透バリア層システムを開始基材上に付与する、又は表面浸透バリア層システムを備えた基材を製造する方法であって、a)PVD及び/又はALDにより、少なくとも1つの無機材料含有層を含む少なくとも1つの無機材料層ステムを開始基材上に堆積させることにより、浸透密閉確立する工程と、b)少なくとも1つのポリマー材料含有層を含むポリマー材料層システムを、前記開始基材のすぐ上に堆積させ、前記無機材料層システムを前記ポリマー材料層システムのすぐ上に堆積させることにより、前記無機材料層システムの前記開始基材への接着性及び前記無機材料層システムの亀裂密閉をもたらす工程とを含む方法。

請求項2

前記ポリマー材料含有層の材料、又はポリマー材料含有層のうちの少なくとも1つの材料を真空プラズマ重合する工程を含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記浸透密閉を確立する工程が、プラズマ強化ALDを含む、請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

少なくとも1つの層が、電気的に絶縁している層から堆積される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。

請求項5

前記浸透バリア層システムが、可視光に対して透過性があるように堆積される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。

請求項6

前記堆積中の開始基材の温度が、既定値を超えない、好ましくは最大でも150℃を超えない、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む更なるポリマー材料層システムを、前記無機材料層システムのすぐ上に堆積させる工程を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。

請求項8

1つより多くのポリマー材料含有層の材料を真空プラズマ重合する工程を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。

請求項9

前記工程a)及びb)を繰り返す工程を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。

請求項10

少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む更なるポリマー材料層システムを、最後に堆積した無機材料層システムのすぐ上に堆積させる工程を含む、請求項1から9の何れか一項に記載の方法。

請求項11

無機材料層システムを堆積させる工程のうちの少なくとも1つの後又はその間に前記基材を冷却する工程を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。

請求項12

酸化ケイ素の無機材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。

請求項13

ポリマー材料含有層を堆積させる工程と、無機材料含有層を堆積させる工程との間に、少なくとも1つの材料境界面を、制御された方式で堆積させる工程を含み、前記境界面が、前記堆積したポリマー材料含有層のポリマー材料並びに前記無機材料含有層の無機材料を含む材料でできている、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。

請求項14

ガス材料又は液体材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。

請求項15

炭素を含有する材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。

請求項16

ケイ素を含有する材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。

請求項17

テトラメチルシランTMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレンエチレンのうちの1種から、少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。

請求項18

酸化ケイ素、窒化ケイ素酸化アルミニウム窒化アルミニウム酸化チタン窒化チタン酸化タンタル窒化タンタル酸化ハフニウム又はそれぞれの酸窒化物のうちの少なくとも1種を含む又はそれからなる、少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。

請求項19

スパッタリングにより、又は蒸発により、又は電子ビーム蒸着により、又はALDにより、又はプラズマ強化ALDにより、少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程を含む、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。

請求項20

ALD堆積チャンバー内でALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程と、前駆体ガス及び反応性ガスを前記ALD堆積チャンバーに供給する工程とを含む、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。

請求項21

少なくとも2つの連続するALD堆積チャンバー内でALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程と、前記少なくとも2つのALD堆積チャンバーのうちの第1のチャンバーに前駆体ガスを供給する工程と、前記少なくとも2つの連続するALD堆積チャンバーのうちの第2のチャンバーに反応性ガスを供給する工程とを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。

請求項22

前記前駆体ガスがケイ素又は金属を含有する、請求項20又は21に記載の方法。

請求項23

前記金属が、アルミニウムタンタルチタンハフニウムのうちの少なくとも1種である、請求項22に記載の方法。

請求項24

前記反応性ガスが酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する、請求項20から23のいずれか一項に記載の方法。

請求項25

無機材料含有層を少なくとも1つの層堆積空間内で堆積させる工程と、前記堆積させる工程の間、前記少なくとも1つの堆積空間を密閉する工程と、前記堆積空間に直接接続されているポンプを用いて前記堆積空間にポンピングを行う工程とを含む、請求項1から24のいずれか一項に記載の方法。

請求項26

ポリマー材料含有層を層堆積空間内で堆積させる工程と、前記堆積させる工程の間、前記堆積空間を密閉する工程と、前記堆積空間に直接接続されているポンプを用いて前記堆積空間にポンピングを行う工程とを含む、請求項1から25のいずれか一項に記載の方法。

請求項27

水分子の浸透を抑制する前記浸透バリア層システムを製造する工程を含む、請求項1から26のいずれか一項に記載の方法。

請求項28

真空中で行われる、請求項1から27のいずれか一項に記載の方法。

請求項29

請求項1から28の少なくとも一項に記載の方法を行うように構築された装置。

技術分野

0001

本発明は、浸透バリアに関する。

背景技術

0002

基材に対する及び基材上への水分子等の浸透を効果的に阻む、基材上の薄層を実現するためには、このような浸透バリア層は、無機材料の層でなければならない。

0003

(定義)
本発明の説明及び特許請求の範囲の枠内で、「基材」という用語は、総称的に加工物であると理解されている。基材は、例えば、150℃より高い又はこれより低い温度に敏感な材料を含み得る。基材は、プレート状の形状を有することができる。基材は電気デバイスであってよく、感熱性材料の一例としてプリント回路基板材料を含んでもよい。

0004

有機材料層、例えば、ポリマーの層、例えば、プラズマ重合した層の大部分は、十分な密閉作用を有さず、又は効果的に浸透を阻むために厚い層が必要とされる。プラズマ強化CVD(PECVD)を用いて、多くの場合、例えば、150℃より高温で、及び/又は例えば、シラン等の危険ガスの使用により、高密度無機層を実現することができる。

0005

純粋な無機材料層は、壊れやすいという弱点を有し、これらの温度増大係数は、開始基材のものに適合されていない。よって、温度の小さな増加でも、無機材料層の亀裂又は開始基材への無機材料層の付着性障害をもたらし得る。

0006

(定義)
「開始基材」という用語は、未だ未処理であるか、又は浸透を阻むために十分処理されていない、上で定義されたような基材であると理解する。

課題を解決するための手段

0007

本発明の1つの目的は、浸透保護された基材、よって、上記に述べられたような弱点を回避するような基材を提供することである。これは、開始基材及び浸透バリア層システムを含む基材により達成される。浸透バリア層システムはポリマー材料層ステムを含み、後者は少なくとも1つのプラズマ重合ポリマー材料含有層を含み、開始基材のすぐ上に備わっている。浸透バリア層システムは、ポリマー材料層システムのすぐ上に堆積された、少なくとも1つのPVD堆積した又は少なくとも1つのALD堆積した無機材料含有層を含む無機材料層システムを更に含む。

0008

定義
・「ポリマー材料層システム」とは、1つ又は1つより多くの「ポリマー材料含有」層を含む層システムであると理解する。これらの層の少なくとも1つは「プラズマ重合ポリマー材料を含有する」。「ポリマー材料層システム」が1つより多くの「ポリマー材料含有」層を含む場合、これらの層の一部は、プラズマによる重合とは異なって重合し得る。層は、異なるポリマー材料をそれぞれ更に含有することができる。

0009

・よって、「ポリマー材料含有」層又は「プラズマ重合ポリマー材料含有」層とは、少なくとも1つの残留材料、例えば、無機材料の残留材料を含有するポリマー材料又はポリマー材料の層からなる層であると理解する。

0010

・「無機材料層システム」とは、1つ又は1つより多くの「無機材料含有」層を含む層システムであると理解する。これらの層の少なくとも1つはPVD堆積した又はALD堆積したものである。「無機材料層システム」は、1つより多くの「無機材料含有」層を含む場合、これらの層の一部はPVD堆積されていてもよいし、これらの層の一部はALD堆積されていてもよく、これらの層の一部は、PVD及びALDとは異なるプロセス、例えば、CVD、PECVD等で更に堆積されていてもよい。層は、それぞれ異なる無機材料を更に含有するか、又は異なる無機材料からなる。

0011

・「無機材料含有」層とは、無機材料からなる層、又は少なくとも1つの残留材料、例えば、ポリマー材料の残留材料を含有する無機材料の層であると理解する。

0012

SSを用いた開始基材、PPを用いたポリマー材料層システム、及びPVD/ALDで堆積させた無機材料層システムを述べるとすれば、基材の最小の構造は、したがって、
SS−PP−PVD/ALD
となる。

0013

ポリマー材料層システムは、開始基材に対するPVD/ALD堆積層システムの良好な付着性をこうしてもたらし、無機材料層システムにおいて生じる可能性のある亀裂を密閉する。

0014

本発明による基材の一実施形態では、基材は、少なくとも1つの更なるポリマー層システムを更に含み、この更なるポリマー層システムは、プラズマ重合していてもいなくてもよい、少なくとも1つの更なるポリマー材料含有層を含み、PVD/ALD堆積させた無機材料層システムのすぐ上に堆積される。よって、構造は、
SS−PP−PVD/ALD−PP
となる。

0015

更なる層システムが付与されない場合、更なるポリマー材料層システムは、周囲に曝露されているか、又は更に処理されることになる、基材のその表面の少なくとも一部をもたらす。

0016

開始基材と、PVD/ADL堆積した、無機材料層システムとの間にあるポリマー材料層システムですでに十分であり得るという事実にもかかわらず、ほとんどの場合には、その更なる又はある1つの更なるポリマー材料層システムが最外部の層システムとして適用され、これは、無機材料層システムの亀裂を密閉することに加えて、撥水性又は撥液性がある。

0017

一実施形態では、開始基材それ自体は、1つ又は1つより多くの開始基材層を含み、少なくとも1つのプラズマ重合ポリマー材料含有層を有するポリマー材料層システムは、述べられた開始基材層の最外部のすぐ上に堆積される。

0018

本発明による基材の一実施形態では、開始基材は、
・開始基材は、最も総称的には加工物である;
・開始基材はプレート状の形状を有する;
・開始基材は電気デバイスである;
・開始基材は、例えば、150℃より高い又はこれより低い温度に敏感な感熱性材料を含む;
・開始基材はプリント回路基板材料を含む
という特色のうちの少なくとも1つを特徴とすることができる。

0019

本発明による基材の一実施形態では、基材は、ポリマー材料層システム(少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む)及び無機材料層システム(少なくとも1つのPVD堆積した又はALD堆積した無機材料含有層を含む)を含み、1つのPVD/ALD堆積した無機材料層システム上に示された配列で固定されている、少なくとも1つの更なる浸透バリア層システムを含む。実際には、構造:
SS−PP−PVD/ALD−PP−PVD/ALD−....(PP)
が生じる。

0020

よって、開始基材SSから出発して、ポリマー材料層システムPPがあり、ポリマー材料層システムのすぐ上に無機材料層システムPVD/ALDがあり、このような無機材料層システムのすぐ上にポリマー材料層システムPPがあり、述べたばかりのこのポリマー材料層システムのすぐ上に再度無機材料層システムPVD/ALDがあるという結果となる。この層システム配列は、述べられた層システムのそれぞれの厚さ及び達成すべきバリア精度に応じて、本発明による基材において継続し得る。この場合も同様に、良好な実施形態では、最外部層はポリマー材料層システム(PP)の層である。

0021

よって、及び本発明による基材の一実施形態では、基材は、1つの層が他の層上に固定された、浸透バリア層システムの1つより多くを含む。

0022

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料含有層は、酸化ケイ素を含有する又は酸化ケイ素でできている。

0023

本発明による基材の一実施形態では、基材は、ポリマー材料含有層と無機材料含有層との間の少なくとも1つの特別に適用された境界面を含む。境界面は、ポリマー材料含有層のポリマー材料と、無機材料含有層の無機材料とを含み、この無機材料含有層は、一実施形態では、PVD堆積又はALD堆積されている。よって、述べられた特別に製造された境界面の材料は、いわゆるオルモセル有機修飾セラミクス)である。一実施形態では、境界面だけではなく全部の層が、オルモセルでできていてもよい。

0024

本発明による基材の一実施形態では、基材の表面の少なくとも一部は、ポリマー材料含有層の表面である。よって、構造は、
SS−PP−PVD/ALD−………PP
として示すことができる。

0025

本発明による基材の一実施形態では、ポリマー材料含有層の少なくとも1つの、又は1つより多くの、又は更にはすべてがプラズマ重合層である。

0026

本発明による基材の一実施形態では、プラズマ重合ポリマー材料含有層、又はポリマー材料含有層の1つより多く、又はすべては、少なくとも1種のガス材料及び少なくとも1種の液体材料のうちの少なくとも1種から重合される。

0027

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つのポリマー材料含有層は炭素を含有する。一実施形態では、少なくとも1つのプラズマ重合ポリマー材料含有層は炭素を含有する。

0028

1つより多くのポリマー材料含有層が付与される場合、このような層は、一部はガス材料から、一部はこのような液体材料から、それぞれ異なって重合してもよいし、及び/又は異なるガス材料から、及び/又は異なる液体材料から異なって重合してもよいことを理解されたい。

0029

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つのポリマー材料含有層はケイ素を含有する。よって、及び一実施形態では、1つのプラズマ重合ポリマー材料含有層はケイ素を含有する。

0030

本発明による基材の一実施形態は、ポリマー材料含有層、一実施形態では、テトラメチルシランTMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレンエチレンのうちの少なくとも1種、おそらくこれらの材料のうちの少なくとも2種の混合物から堆積したプラズマ重合ポリマー材料含有層を含む。

0031

テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)等のケイ素を含有する液体は取扱いが簡単であり、ケイ素と架橋した網状組織との間に、石英ガラスのものと同様な特徴を有する層をもたらす。

0032

炭化水素、例えば、C2H2、C2H4等は、ガスとして、又は液体として、総称的に良好なバリア作用を有するダイヤモンド様炭素(DLC)のものと同様に架橋結合された網状組織を形成する。

0033

本発明による基材の更なる実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素酸化アルミニウム窒化アルミニウム酸化チタン窒化チタン酸化タンタル窒化タンタル酸化ハフニウム又はそれぞれの酸窒化物又はこれらの混合物の群から選択される少なくとも1種の材料でできている。

0034

特に無機材料含有層の少なくとも一部又は更にすべてが、PECVDよりもむしろ特にPVDで堆積される場合、堆積は、明確な固形物から出発して、スパッタリングターゲットの材料又は蒸発させる固形物であってもよいことに注目されたい。ALD堆積でさえも、前駆体ガスは、明確な固形物の昇華から生じてもよい。

0035

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、スパッタリングで堆積させる。

0036

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、蒸発により、良好な実施形態では、電子ビーム蒸発で堆積させる。電子ビーム蒸発を利用することによって、高い溶融温度を有する材料、例えば、酸化ケイ素を蒸発させることができる。これらの層の一部は、スパッタリングにより、一部は蒸発により堆積させることができる。

0037

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、ALDで堆積させる。

0038

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、プラズマ強化ALD(PEALD)で堆積させる。

0039

よって、反応性ガスはプラズマの助けを借り活性化される。

0040

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、第1の工程では前駆体ガスを用いて堆積させ、遠くで実施されるその後の工程では反応性ガスを用いて堆積させる。

0041

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、第1の工程で、及び堆積領域内で、前駆体ガスを用いて堆積させ、この堆積領域に実施されるその後の工程では、反応性ガスを用いて堆積させる。

0042

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、ケイ素及び/又は金属を含有する前駆体ガス並びに反応性ガスを用いて堆積させる。

0043

本発明による基材の一実施形態では、少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、ケイ素、アルミニウムチタンタンタルハフニウムのうちの少なくとも1種を含有する前駆体ガスを用いて堆積させる。

0044

本発明による基材の一実施形態では少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層は、前駆体ガスを用いて及び反応性ガスを用いて堆積させ、反応性ガスは酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する。

0045

本発明による基材の一実施形態では、浸透バリア層システムは水分子に対する浸透バリア層システムである。

0046

本発明による基材の一実施形態では、浸透バリア層システムは可視光に対して透過性がある。

0047

本発明による基材の一実施形態では、浸透バリア層システムは、基材の表面から開始基材の表面まで、電気的に絶縁している。

0048

本発明による基材の一実施形態では、浸透バリア層システムの少なくとも1つの層は電気的に絶縁している。

0049

本発明による及び述べられている、基材の2つ又はそれより多くの実施形態は、相互に矛盾しない限り、組み合わせて実現することができる。

0050

本発明は、
基材担体
・それぞれのチャンバーが無機材料の供給源を含む、少なくとも1つのPVD層堆積チャンバー及び/又は少なくとも1つのALD層堆積チャンバーを含む少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション
モノマーの供給及びプラズマ供給源のための供給ラインシステムを有する少なくとも1つのプラズマ重合化チャンバーを含む、少なくとも1つのポリマー堆積ステーション
・前記無機材料層堆積ステーションからの、及び前記少なくとも1つのポリマー堆積ステーションからの、前記基板担体の、堆積作用への断続的曝露を制御するために構築された制御ユニット
を含む層堆積装置を更に対象とする。

0051

本発明による層堆積装置の一実施形態は、少なくとも1つの冷却ステーションを含む。

0052

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションは、前駆体を含有する少なくとも1つの前駆体リザーバーに、及び反応性ガスを含有する反応性ガスリザーバーに操作可能及び制御可能なようにフロー接続されているガス供給配置を含む、少なくとも1つのALD層堆積チャンバーを含む。

0053

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションは、少なくとも2つのALD層堆積チャンバーを含み、少なくとも2つのALD層堆積チャンバーの一方は、前駆体を含有する前駆体リザーバーに操作可能及び制御可能なように接続されているガス供給配置を含み、前記ALD堆積チャンバーの他方は、反応性ガスを含有する反応物ガスリザーバーに操作可能及び制御可能なようにフロー接続されているガス供給配置を含む。

0054

本発明による層堆積装置の一実施形態では、前記前駆体リザーバーからの前駆体ガスは、ケイ素及び金属のうちの少なくとも1種を含有する。

0055

本発明による層堆積装置の一実施形態では、金属はアルミニウム、タンタル、チタン、ハフニウムの金属のうちの少なくとも1種である。

0056

本発明による層堆積装置の一実施形態では、反応性ガスは、酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する。

0057

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションは、少なくとも1つのALD層堆積チャンバーを含み、このALD層堆積チャンバーは、レーザー供給源と、前駆体を含有する少なくとも1つの前駆体リザーバー及び反応性ガスを含有する反応性ガスリザーバーに操作可能にフロー接続されているガス供給配置とを含む。

0058

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションは、少なくとも2つのALD層堆積チャンバーを含み、前記少なくとも2つのALD層堆積チャンバーの一方は、前駆体を含有する前駆体リザーバーに操作可能に接続されているガス供給配置を含み、前記ALD堆積チャンバーの他方は、レーザー供給源と、反応性ガスを含有する反応ガスリザーバーに操作可能に接続されているガス供給配置とを含む。

0059

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションは、少なくとも1つのPVD層堆積チャンバーを含む。

0060

本発明による層堆積装置の一実施形態では、PVD層堆積チャンバーはスパッター層堆積チャンバーである。

0061

本発明による層堆積装置の一実施形態では、PVD層堆積チャンバーは蒸発チャンバーであり、一実施形態では、電子ビーム蒸発チャンバーである。

0062

本発明による層堆積装置の一実施形態では、PVD層堆積チャンバーは、少なくとも1種の金属若しくは金属合金の固形物供給源、又はこのような金属若しくは金属合金の酸化物、又は窒化物、又は酸窒化物の固形物供給源を有する。

0063

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションは、互いに離れており、基材担体は、これらのステーションの1つから、これらのステーションの次の1つへと、好ましくは真空環境で制御可能なように移動可能である。

0064

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つのPVD層堆積チャンバー及び/又は少なくとも1つのALD層堆積チャンバー及び/又は少なくとも1つの冷却チャンバーは、層堆積作業のために制御可能なように密閉可能であり、基材の取扱いのために開放可能である堆積空間と、前記制御可能なように密閉可能及び開放可能な堆積空間に隣接したポンピングポートとを含む。

0065

本発明による層堆積装置の一実施形態では、モノマー供給のための供給ラインシステム及びプラズマ供給源を有する少なくとも1つのプラズマ重合化チャンバーは、層堆積作業のために制御可能なように密閉可能であり、基材の取扱いのために開放可能である堆積空間と、前記制御可能なように密閉可能及び開放可能な堆積空間に隣接したポンピングポートとを含む。

0066

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションは、共通の堆積領域で層堆積を実施する。

0067

本発明による層堆積装置の一実施形態は、基材担体の直線的移動経路に沿って、又は総称的に湾曲した移動経路に沿って、又は環状の移動経路に沿って、無機材料層堆積ステーションとポリマー堆積ステーションの1つより多くの対の配列を含む。

0068

本発明による層堆積装置の一実施形態は、基材担体の直線的移動経路に沿って、又は総称的に湾曲した移動経路に沿って、又は環状の移動経路に沿って、無機材料層堆積ステーション及びちょうど述べた無機材料層堆積ステーションのすぐ後に続くポリマー堆積ステーションの配列を含む。

0069

本発明による層堆積装置の一実施形態は、無機材料層堆積ステーションのすぐ後に続く冷却ステーションを含む。

0070

本発明による層堆積装置の一実施形態は、少なくとも1つのインプット充填ロック及び少なくとも1つのアウトプット充填ロック又は少なくとも1つの双方向性インプット/アウトプット充填ロックを含む真空装置である。

0071

本発明による層堆積装置の一実施形態では、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションは、共通の堆積領域に層を堆積させ、制御ユニットは述べたステーションを断続的に作業可能/不可にするように構築される。

0072

本発明による層堆積装置の一実施形態では少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションは、相互に離れた領域に堆積され、制御ユニットは前記領域間の基材担体の移動を制御するように構築される。

0073

本発明による層堆積装置の一実施形態は、制御された移動タイムスパンの間に、共通の堆積領域内で、無機材料層堆積ステーションとポリマー堆積ステーションの両方による同時の堆積が可能なように構築される。

0074

本発明による層堆積装置の一実施形態では、供給ラインシステムは、液体又はガスモノマー材料を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている。

0075

本発明による層堆積装置の一実施形態では、供給ラインシステムは、炭素を含む材料を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている。

0076

本発明による層堆積装置の一実施形態では、供給ラインシステムは、ケイ素を含む材料を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている。

0077

本発明による層堆積装置の一実施形態では、供給ラインシステムは、テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレン、エチレンのうちの少なくとも1種を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている。

0078

本発明による層堆積装置の一実施形態では、基材担体は、1つより多くの基材及び/又は1つより多くの開始基材を同時に保持するよう構築されている。

0079

本発明による層堆積装置の一実施形態では、すべての重合化チャンバーはプラズマ重合化チャンバーである。

0080

本発明による層堆積装置の一実施形態は、以下の特色のうちの少なくとも1つを有する:
・基材担体は、基材及び/又は開始基材のバッチを保持するよう構築される;
・基材担体は、複数の単一基材及び/又は単一の開始基材を保持するよう構築される;
・基材担体の移動は、基材若しくは開始基材から離れた軸の周り、並びに/又は基材及び/若しくは開始基材のそれぞれの中心軸の周りの回転性移動である;
・基材担体は真空環境で備えられる。

0081

述べられたように、真空層堆積装置は少なくとも1つの冷却ステーションを含み得る。

0082

このような冷却ステーションは、例えば、特にPVD層堆積チャンバーを有する、その若しくはある1つの無機材料層堆積ステーションに供された直後に、又は1つの無機材料層堆積ステーションへの曝露と、次の無機材料層堆積ステーションに続いて曝露される前との間に直接的に、基材を冷却するために備えられる。

0083

述べてきたように、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー材料堆積ステーションは、それぞれ相互に離れ、堆積のために相互に密閉され、別々にポンピングされる真空処理チャンバーを含む。基材担体は、述べたステーションの1つから次のステーションまで制御可能なように移動可能であり、これによって、及び良好な実施形態では、真空環境で制御可能なように移動可能である。

0084

このような実施形態は、例えば、その周囲に沿って、及び1つのステーションから次のステーションへと多数の単一基材を運搬するように構築された回転可能なディスク形状又は環形状の基材担体を含むことができる。よって、未だ未処理の開始基材は最初に真空プラズマ重合ステーション(PPS)に供され、次いで、これに続いて無機材料層堆積ステーションPVD/ALDSに供される。

0085

直線的、湾曲した又は環状であってよい、基材担体の移動経路に沿ったステーションの配列は、最小の構成では、
PPS−PVD/ALDS
となる。

0086

上記に述べたように、基材の冷却がもたらされることになる場合、ステーション構造は、冷却ステーションをCSとすると、
PPS−PVD/ALDS−CS
又は
PPS−PVD/ALDS1−CS−PVD/ALDS2−CS
となり、ここで、PVD/ALDS1及びPVD/ALDS2は、等しい又は異なる材料を堆積させるための無機材料層堆積ステーションを示す。

0087

続いて、考慮されている基材は、更なるポリマー材料堆積ステーション、次いでこれに続いて、及び所望する場合、1つ又は1つより多くの更なる無機材料堆積ステーション及びポリマー材料堆積ステーションに輸送することができ、全体的なステーション配列は、良好な手法では、常にポリマー材料堆積ステーションで終結する。

0088

1つの、又は1つより多くの、又はすべてのポリマー材料堆積ステーションはプラズマ重合化ステーションであってよく、場合によっては、一部又はすべてのプラズマ重合化ステーションは、真空プラズマを利用しない重合化ステーションに置き換えることもできる。

0089

よって、以下のステーションの配列が優先される:
PPS−PVD/ALDS−PPS−n*(PVD/ALDS−PPS−PVD/ALDS...)−PPS(n≧0)。

0090

すべてのPVD/ALDSに関して冷却が必要な場合、配列は、
PPS−PVD/ALDS−CS−PPS−n*(PVD/ALDS−CS−PPS−PVD/ALDS...)−PPS(n≧0)
となる。

0091

述べられているように、例えば、真空プラズマ重合ステーションとして構築された、無機材料堆積ステーション及びポリマー材料堆積ステーションは、共通の真空処理チャンバー内に備えられる。

0092

例えば、同時に処理するべき多数の基材のための担体カロットが無機材料堆積並びにポリマー材料堆積に曝露されるバッチプロセシングシステムが考慮され得る。

0093

無機材料層堆積ステーション及びポリマー材料堆積ステーションが、共通の真空処理チャンバー内で、又は別個の、別々にポンピングされる処理チャンバー内で、互いから相互に離れて存在する場合、制御ユニットは、基材担体の移動のタイミング、及びおそらくステーションの作動可能/不可能、よって、それぞれの堆積作用への基材の曝露を制御する。

0094

堆積システムの一実施形態は、PVD層堆積ステーションと重合化ステーションの1つ又は1つより多くの対を含む。

0095

層堆積装置が真空装置であり、よってそれぞれのインプット/アウトプット充填ロックを含む場合、おそらく備えられる冷却ステーションを含む、すべての処理及び輸送チャンバー又はステーションは真空ステーションである。

0096

少なくとも1つのPVD層堆積チャンバー及び/若しくは少なくとも1つのALD層堆積チャンバーは、堆積作業のための制御可能なように密閉可能な堆積空間と、基材取扱いのための開放可能な堆積空間と、制御可能なように密閉可能及び開放可能な堆積空間に隣接したポンピングポートとを含むため、並びに/又は、モノマー供給のための供給ラインシステム及びプラズマ供給源を有する少なくとも1つのプラズマ重合化チャンバーは、層堆積作業のための制御可能なように密閉可能な堆積空間と、基材取扱いのための開放可能な堆積空間と、制御可能なように密閉可能及び開放可能な堆積空間に隣接したポンピングポートとを含むため、それぞれの堆積空間の相互の交差汚染は、実質的に除外される。

0097

ALDにおいて反応性ガスを活性化し、よってPEALD堆積プロセスを利用することは、加工時間を有意に減少させる。

0098

ALDを利用する場合、よって、PEALDを利用する場合にも、基材を、反応性ガス大気中、例えば、酸化大気中で、加工工程に最初に曝露して、その後ALDで堆積される、よって、一実施形態では、PEALDで堆積される層の付着性を改善することが必要となり得ることに注目されたい。

0099

矛盾しない場合、本発明による装置の2つ又はそれより多くの実施形態を組み合わせることができる。

0100

本発明は、浸透バリアシステムを開始基材上に付与する、又は表面浸透バリア層システムを備えた基材を製造する方法を更に対象とする。本方法は、
a)PVD及び/又はALDにより、少なくとも1つの無機材料含有層を含む少なくとも1つの無機材料層システムを開始基材上に堆積させることにより、浸透密閉を確立する工程と;
b)少なくとも1つのポリマー材料含有層を含むポリマー材料層システムを、前記開始基材のすぐ上に堆積させ、前記無機材料層システムを前記ポリマー材料層システムのすぐ上に堆積させることにより、前記無機材料層システムの前記開始基材への接着性及び前記無機材料層システムの亀裂密閉をもたらす工程と
を含む。

0101

本発明による方法の1つの変化形は、堆積させているその又は少なくとも1つのポリマー材料含有層を真空プラズマ重合する工程を含む。

0102

本発明による方法の1つの変化形では、浸透密閉を確立することはプラズマ強化ALDを含む。

0103

本発明による方法の1つの変化形では、少なくとも1つの層は、電気的絶縁層を形成するように堆積される。

0104

本発明による方法の1つの変化形では、浸透バリア層システムは、可視光に対して透過性があるように堆積される。

0105

本発明による方法の1つの変化形では、堆積中の開始基材の温度は、既定値を超えない、1つの変化形では、最大でも150℃を超えない。

0106

本発明による方法の1つの変化形は、少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む更なるポリマー材料層システムを、無機材料層システムのすぐ上に堆積させる工程を含む。

0107

本発明による方法の1つの変化形は、1つより多くのポリマー材料含有層の材料を真空プラズマ重合する工程を含む。

0108

本発明による方法の1つの変化形は、工程a)及びb)を繰り返す工程を含む。

0109

本発明による方法の1つの変化形は、少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む更なるポリマー材料層システムを、最後に堆積された無機材料層システムのすぐ上に堆積させる工程を含む。

0110

本発明による方法の1つの変化形は、無機材料層システムを堆積させる工程のうちの少なくとも1つ後又はその間に基材を冷却する工程を含む。

0111

本発明による方法の1つの変化形は、酸化ケイ素の無機材料含有層を堆積させる工程を含む。

0112

本発明による方法の1つの変化形は、ポリマー材料含有層を堆積させる工程と、無機材料含有層を堆積させる工程との間に、少なくとも1つの材料境界面を、制御された方式で堆積させる工程を含み、境界面は、堆積したポリマー材料含有層のポリマー材料並びに無機材料含有層の無機材料を含む材料でできている。

0113

本発明による方法の1つの変化形は、ガス材料又は液体材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む。

0114

本発明による方法の1つの変化形は、炭素を含有する材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む。

0115

本発明による方法の1つの変化形は、ケイ素を含有する材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む。

0116

本発明による方法の1つの変化形は、テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレン、エチレンのうちの1種から、少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む。

0117

本発明による方法の1つの変化形は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化ハフニウム又はそれぞれの酸窒化物のうちの少なくとも1種を含む又はそれからなる、少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程を含む。

0118

本発明による方法の1つの変化形は、スパッタリングにより、又は蒸発により、又は電子ビーム蒸着により、又はALDにより、又はプラズマ強化ALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程を含む。

0119

本発明による方法の1つの変化形は、ALD堆積チャンバー内でALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程と、前駆体ガス及び反応性ガスを前記ALD堆積チャンバーに供給する工程とを含む。

0120

本発明による方法の1つの変化形は、少なくとも2つの連続するALD堆積チャンバー内でALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程と、少なくとも2つのALD堆積チャンバーのうちの第1のチャンバーに前駆体ガスを供給する工程と、少なくとも2つの連続するALD堆積チャンバーのうちの第2のチャンバーに反応性ガスを供給する工程とを含む。

0121

本発明による方法の1つの変化形では、前駆体ガスはケイ素又は金属を含有する。

0122

本発明による方法の1つの変化形では、述べられた金属はアルミニウム、タンタル、チタン、ハフニウムのうちの少なくとも1種である。

0123

本発明による方法の1つの変化形では、反応性ガスは酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する。

0124

本発明による方法の1つの変化形は、無機材料含有層を少なくとも1つの層堆積空間内で堆積させる工程と、前記堆積させる工程の間、前記少なくとも1つの堆積空間を密閉する工程と、前記堆積空間に直接接続されているポンプを用いて、前記堆積空間にポンピングを行う工程とを含む。

0125

よって、無機材料含有層を堆積させるための堆積空間を横断する交差汚染は実質的に減少する。

0126

本発明による方法の1つの変化形は、層堆積空間にポリマー材料含有層を堆積させる工程と、前記堆積中に前記堆積空間を密閉する工程と、前記堆積空間に直接接続されているポンプを用いて、前記堆積空間にポンピングを行う工程とを含む。

0127

よって、ポリマー材料含有層を堆積させるための堆積空間を横断する交差汚染は実質的に減少する。

0128

明確に、本発明による方法の1つの変化形では、一方では無機材料含有層を堆積させるための、及び他方ではポリマー材料含有層を堆積させるための両堆積空間は、堆積作業中それぞれ密閉され、別々にポンピングされる。

0129

本発明による方法の1つの変化形は、水分子の浸透を抑制する浸透バリア層システムを製造する工程を含む。

0130

本発明による方法の1つの変化形は真空中で実施される。

0131

本発明による基材、本発明による層堆積装置、並びに本発明による方法のすべての実施形態は、それぞれ矛盾しない場合、任意の組合せで組み合わせることができることに注目しなければならない。

0132

本発明は、ここで、及び当業者に必要とされる限り、図の助けを借りて更に例示されるものとする。

図面の簡単な説明

0133

本発明による方法のフローチャートである。
本発明による層堆積システムの概略的及び簡略化された実施形態を示す図である。
本発明による層堆積システムの概略的及び簡略化された実施形態を示す図である。
本発明による層堆積システムの概略的及び簡略化された実施形態を示す図である。
本発明による層堆積システムの概略的及び簡略化された実施形態を示す図である。
本発明による層堆積システムの概略的及び簡略化された実施形態を示す図である。
本発明による真空層堆積システムの概略的及び簡略化された平面図である。
図7のシステム全体にわたる概略的及び簡略化された断面図である。
例えば、図7及び図8のシステムにおいて備えられ得るような、閉鎖された位置での最も概略的及び簡略化された冷却ステーションを示す図である。
例えば、図7及び図8のシステムにおいて備えられ得るような、開放された位置での最も概略的及び簡略化された冷却ステーションを示す図である。
図7及び図8によるシステムに統合された、概略的及び簡略化された冷却ステーションを示す図である。
本発明による概略的な基材を示す図である。
本発明による装置に適用可能なような、概略的及び簡略化された1つのチャンバーのALD堆積ステーションを示す図である。
本発明による装置に適用可能なような、概略的及び簡略化された2つのチャンバーのALD堆積ステーションを示す図である。

実施例

0134

図1では、本発明による層堆積装置により実施され、本発明による基材を生成する、本発明による方法のフローチャートが時間軸tにわたり概略的に示されている。

0135

工程1では、1つの開始基材(本発明による処理を受ける前)、又は1つより多くの開始基材から最大1バッチの開始基材が用意される。工程2では、1つ又は1つより多くの開始基材が少なくとも1つのプラズマ重合ポリマー材料含有層を含むポリマー材料含有層システムPPでコーティングされる。よって、及び現在好まれる実施形態では、ガスモノマー又は液体モノマーは、プラズマ重合して、1つ又は1つより多くの開始基材のすぐ上に堆積された少なくとも1つのプラズマ重合ポリマー層を生成する。

0136

重合される液体又はガスモノマー若しくは液体モノマーは炭素を含有し、液体の場合、ケイ素を含有する。重合される材料、特にプラズマ重合される材料として、TMS又はHMDS(O)又はHMDS(N)又はTEOS又はアセチレン又はエチレンを使用することができ、よって、1つより多くのポリマー材料含有層を有するポリマー材料含有層システムが堆積される場合、述べられたモノマーのそれぞれ異なる1つを次々に使用することができ、又はこれらの混合物さえも使用することができる。更に、1つより多く又はすべてのポリマー材料含有層は、プラズマ重合で実現することができる。

0137

ポリマー材料含有層システムの堆積後、及び工程3において、ポリマー材料含有層システムPPのすぐ上に、少なくとも1つの無機材料含有層を含む、無機材料含有層システムPVD/ALDを堆積させる。これはPVD(物理蒸着法)堆積により、又はALD(原子層堆積法)堆積により実施される。堆積した、無機材料含有無機材料層システムは、単一の無機材料含有層の最小構成で構成される。

0138

PVD堆積方法として、スパッタリング、よって、マグネトロンスパッタリング又は蒸発を使用することができ、よって、特に電子ビーム蒸発を使用することができる。それぞれのPVD堆積方法は、非反応により、又は反応により実施することができる。一例として、工程3で堆積させる無機材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、金属酸化物金属窒化物金属酸窒化物、例えば、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化ハフニウム又はそれぞれの酸窒化物であってよい。

0139

1つ又は1つより多くの無機材料含有層、又は、最小構成において、1つの無機材料含有層がALD堆積で堆積される場合、少なくとも1種の前駆体ガス及び少なくとも1種の反応性ガスが使用され、両方のガスが1つのALD処理チャンバーに供給されるか、又は別々に連続するALD処理チャンバーに供給される。

0140

よって、反応性ガスは、プラズマ強化ALDをもたらすプラズマ供給源を用いて活性化させることができる。

0141

前駆体ガスは、一実施形態では、少なくとも1種の金属を含有する。前駆体ガスは、ケイ素、アルミニウム、タンタル、チタン、ハフニウムのうちの少なくとも1スを含有し得る。反応性ガスは、酸素及び/又は窒素を含有することができる。

0142

無機材料含有層システムが1つより多くの無機材料含有層を含む場合、このような層は、特に、PVD及び/又はALDにより異なる材料を堆積させることができることに注目されたい。

0143

無機材料含有層はまた、いくらかの量のポリマー材料を含有することができ、これは、一部の用途では更に望ましいことでさえあり得る。

0144

ポリマー材料含有層と無機材料含有層との間に実現される境界面領域では、無機材料の材料並びにポリマー材料が両方とも存在し得る。

0145

開始基材の特定の熱膨張率は工程3で堆積させた少なくとも1つの無機材料含有層システムPVD/ALDの熱膨張率と慣習的にかなり異なるので、工程2で堆積させたポリマー材料含有層システムPPは、無機材料含有層システムPVD/ALDの良好な接着性をもたらし、壊れやすい無機材料含有層システムPVD/ALDにおいて生じる可能性のある亀裂を密閉する。

0146

本発明のいくつかの用途では、開始基材は、確定的な値を上回る高温、例えば、150℃又はこれ未満で投入されるべきではない。よって、一例として、開始基材の材料としてのプリント回路基板材料は、150℃を上回る温度で処理すべきではない。

0147

このような場合、それぞれ厚い無機材料含有層を用いたPVD/ALDシステムの堆積は、追加の測定なしに、許容された温度を上回ることにより、開始基材に熱的過負荷をかける結果になり得る。

0148

したがって、及びこのような場合、図1破線で工程4に示されている通り、無機材料含有層システムPVD/ALD堆積の工程3に続いて冷却工程が与えられる。代わりに、又は更に及び概略的に、図1の右側に示されているように、無機材料含有層システムPVD/ALDの堆積は、PVD/ALD1、PVD/ALD2等というように1つより多くの堆積の下位工程に分割することができ、冷却工程を、その後のPVD/ALDシステム堆積の下位工程の間に導入することができる。堆積した無機材料含有層システムは、等しい又は異なる無機材料の1つより多くの無機材料含有層を含み得るので、PVD/ALD1、PVD/ALD2等の工程は、異なる又は等しい無機材料に対する堆積工程であってよく、よって、おそらくPVD及びALD堆積を選択的に利用することができる。

0149

工程3の終了後、図1によるとおそらく冷却工程4の終了後、工程2として、そのすぐ上にポリマー材料含有層システムPPを堆積させた開始基材と、このポリマー材料含有層システムPP上のすぐ上に、工程3で堆積させたような、PVD及び/又はALDで堆積した無機材料含有層システムPVD/ALDとを含む基材が生成する。1つのポリマー材料含有層システムPPと無機材料含有層システムPVD/ALDとの組合せはすでに浸透バリアシステムをもたらすので、いくつかの用途に対して、本基材は更なる使用に対してすでに十分良好となり得る。

0150

しかし、ほとんどの場合には、図1の工程5に従い、工程3で堆積させた無機材料含有層システムPVD/ALD上に、工程2の文脈で説明されているように堆積させた更なるポリマー材料含有層システムPPが更に適用される。工程5で堆積させたポリマー材料含有層システムPPは追加の浸透密閉及びそれぞれの分子を吸収する層をもたらすので、工程5から生成される基材は慣習的な最小構成であり、その浸透、特に水分子は抑制されなければならない。

0151

しかし、堆積工程5の後、工程6の破線で、図1において述べられているように、無機材料含有層システム(PVD/ALD)及びポリマー材料含有層システム(PP)の1つ又は1つより多くの対が堆積されてもよく、よって、生成した基材の最外部表面を最後に形成するその層はポリマー材料含有層である。明確には、及び必要に応じて、無機材料含有システムPVD/ALDのそれぞれの堆積工程の後又はその間、工程3での堆積と共に付与された説明と同様に冷却工程が実施される。

0152

述べられたように、図1の助けを借りて説明された工程順序は、層堆積装置の構成に関係なく本発明に従い実施され、これによって、このような処理の工程順序が実施される。

0153

述べられた方法の大部分の用途に対して、堆積された全体的な層システムは、生成した基材の最外部表面と、開始基材(この上に第1のPP層システムが堆積される)の表面との間で考慮された電気絶縁性を有する。よって、例えば、堆積した層の少なくとも1つは電気絶縁性がある。

0154

更に、及びこの場合も同様に、本方法の頻繁な用途に対して、層の全体的スタックは、可視光に対して透過性があり、おそらく開始基材もまた透過性がある。

0155

現在では、ポリマー材料含有層システムPP及び無機材料含有層システムPVD/ALDは、50nmと300nmとの間の全厚さを有する。

0156

以下の表では、図1の助けを借りて説明されたような方法に従い実施され、本発明による基材が生成される、異なるプロセスフローが例示されている。よって、ALD−aは、少なくとも1つの前駆体ガスを用いたALD堆積工程について述べ、ALD−bは、一実施形態ではプラズマ供給源のプラズマにより改善された、反応性ガス大気中でのその後の反応工程について述べている。プロセスフロー5,6及び8において、ALD工程のALD−aとALD−bは両方とも単一の加工ステーションで実施され、これに対して、プロセスフロー7によると、これらのALD工程は異なる加工ステーションで実施されることに注目されたい。表示n*は、枠内の順序は、1回より多く繰り返すことができることを述べている。

0157

0158

いくつかの材料の組合せに対して、ALD堆積した層の付着性を改善するために、ALD−a工程を実施する前に、処理工程を、おそらくプラズマ強化された反応性ガス大気中で実施することが望ましいこともある。これは、ALD−b工程の実施に対しても同様である。

0159

処理工程の交差汚染を最小化するために、それぞれの処理チャンバーの少なくともいくつか、特にPP堆積のための及び/又はPVD堆積のための及び/又はALD堆積のための及び/又は冷却のためのチャンバーは別々にポンピングし、堆積作業中は密閉する。

0160

最も概略的に及び簡略化された図2は、層堆積システムの一実施形態、ここでは、図1の文脈で述べられているような工程順序又はプロセスフローを実施する真空層堆積システムを示している。

0161

図2の実施形態では、真空プラズマ重合ステーションPPS8及び無機材料堆積ステーションPVD/ALDS10が備えられる。ステーション8及び10は、両方とも基材担体14上の開始基材12上でそれぞれの層堆積を実施する。よって、両方の層堆積は、概略的に示されているように、共通の真空処理チャンバー16及び共通領域Dで実施される。処理チャンバー16はポンピング配置18でポンピングが行われる。

0162

プラズマ重合化ステーション8は、ガスモノマー材料又は液体モノマー材料を含有するモノマー供給源201から制御された方式で、概略的に示されているように、弁配置203を介して制御されて供給される。

0163

無機材料堆積ステーション10がPVD堆積ステーションである場合、堆積が単に固形物供給源から、例えば、単にスパッタリングターゲットから実施されるか、又は反応性ガス若しくはガス混合物を有する固形物供給源からの反応材料を含めて実施されるかどうかに応じて、無機材料堆積ステーション10は、205PVDにおいて概略的に示されているような反応性ガス又はガス混合物が、概略的に示されているように弁配置207PVDにより制御されて供給される。

0164

無機材料堆積ステーション10がALD堆積ステーションである場合、前駆体ガスは、概略的に示されているように、タンク配置209ALから堆積ステーション10へと、弁配置211ALを介して、制御された方式で供給される。更に堆積のために、反応性ガス又はガス混合物は、タンク配置213ALから堆積ステーション10へと、概略的に示されているように、弁配置215ALにより制御された方式で供給される。

0165

図1時間系列を実施するために、制御ユニット20が備えられ、この制御ユニット20は、概略的に示されているように、スイッチSによりプラズマ重合化ステーション8又はPVD/ALD堆積ステーション10のいずれかを作業可能にし、よって(示されていない)、弁配置203及びおそらく207PVD又は203並びに211AL及び215ALを制御することにより、それぞれのガス供給の時間系列を制御する。モノマー材料の供給と、反応性PVD堆積プロセスのための反応性ガスの供給との間、又はモノマー材料の供給、前駆体ガスの供給及び/若しくはALD堆積プロセスへの反応性ガスの供給の間に、フラッシングガスで処理チャンバー16をフラッシュすることが必要となり得る(示されていない)。

0166

組み合わせたプラズマ重合化PPSステーションと、無機材料堆積ステーションPVD/ALDSとのこの構造は、チャンバー16内で、例えば、ドーム又はカロット形状の、回転する基材担体上に配置された、開始基材のバッチ、すなわち、多数の開始基材を含む開始基材のバッチを処理しなければならない場合、特に適している。このような担体上の基材は、基材中心軸の周りを更に回転することができる。よって、特にこの場合、PVD無機材料堆積は、特に蒸発により、蒸発させることになる固形物から独立して、電子ビーム蒸発を用いて実施することが有利となり得る。

0167

液体モノマー材料又はガスモノマー材料は、基材担体付近の処理チャンバー16内に供給され、プラズマ供給源を用いてプラズマ重合される。蒸発させるべきるつぼ材料は、PPSステーションの作業中、移動可能なシャッターを配置することによりポリマー材料から保護することができ、逆に、PVDSステーションの作業中、プラズマ供給源は、それぞれの移動可能なシャッターにより無機材料堆積から保護することができる。

0168

図3は、ちょうど述べたような実施形態を概略的に示している。無機材料堆積ステーション10は電子ビーム蒸発ステーション10PVDにより実現される。プラズマ重合ステーション8は、上記に述べられているような1つ又は1つより多くのガスモノマー又は液体モノマーを含有するタンク配置24と制御されたフロー輸送路で繋がっているプラズマ供給源21及びモノマー供給ラインシステム22で実現される。基材担体14は、その中心軸A14の周りを回転しているバッチ担体ドーム又はカロット14aにより実現される。バッチ担体14上の基材15はそれぞれの基材中心軸A15の周りを更に回転することができる。

0169

26の破線で示されている通り、移動可能なシャッター配置は、作動不可サイクル中、ステーション10PVD並びにプラズマ供給源21をそれぞれ保護するために備えることができる。

0170

この場合、無機材料堆積のための蒸発を利用することにより、図1に述べられたような冷却工程を必要としなくてもよくなる。

0171

図4は、図1の文脈で述べられたような方法又は工程順序を実施する真空層堆積装置として、この場合も同様に実現される、本発明による層堆積装置の更なる構造実施形態を、この場合も同様に最も簡略化されて及び概略的に示している。

0172

図2及び3の実施形態とは反対に、図4の実施形態では、PPSステーション8及びPVD/ALDSステーション10は、I、II、IIIで示されているような異なる堆積領域への堆積を実施する。開始基材12又は開始基材12の配列は、基材担体14により、1つの堆積領域、例えば、Iから、次の1つ、例えばIIへと輸送される。破線で示されている通り、基材12の走行経路Pに沿って、及び図1の文脈ですでに述べられているように、基材上で層堆積を実施する最後のステーションは有利にはPPSステーション8である。異なる堆積領域I、II…への堆積を実施するが、堆積ステーション8、10等は、共通の全体処理チャンバー16a内で作動する。図2及び図3の実施形態とは反対に、基材12は、1つの堆積ステーションから次の堆積ステーションへと移動し、したがって、基材担体は、制御された方式で、直線的経路に沿って、又は総称的に湾曲した経路に沿って、又は環状経路Pに沿って、移動可能である。制御ユニット(図4に示されていない)は、堆積ステーションの起こり得る断続的作動許可及び基材担体14の輸送動作を制御する。

0173

本実施形態構造は単一の基材処理に特に適しており、無機材料堆積ステーション又はステーション10は、良好な実施形態において、それぞれのスパッタリング供給源により又はALDにより実現される。この場合、図1の文脈で述べられたように冷却が必要となり得る。必要に応じて及び図1を念頭に置いて、冷却ステーション(図4には示されていない)は、無機材料堆積ステーション10又は、特にスパッタリングが適用された場合備えられるその後の任意のこのような追加のステーション10のダウンストリームで備えられる。

0174

それぞれの制御されたガス又は液体の供給及びこれらの供給の時間系列を制御するタイミング制御ユニットは、図4図5図8には示されていないが、図2の実施形態と同様に実現されることに注目されたい。

0175

この場合も同様に真空層堆積装置として、及び本発明に従い実現される層堆積装置の現在好まれる構造は、図5に概略的に及び最も簡略化されて示されている。

0176

図5の構造実施形態では、1つ又は1つより多くのPPSポリマー堆積ステーション8及び1つ又は1つより多くの無機材料堆積ステーションPVD/ALDS10、並びに図1に関する説明に従い備えられる可能性がある1つ又は1つより多くの冷却ステーション(図5に示されていない)は、それぞれの処理チャンバー56のそばに備えられ、それぞれの処理チャンバー56は、ポンプ58により概略的に示されているように、別々にポンピングが行われ、よって、それぞれの作動状態に相互に密閉もされている。多数の基材52を扱う基材担体54は、直線的、湾曲した又は、一実施形態では、環状であってよいトラックPに沿って制御可能なように移動可能である。基材担体54は、ポンピング配置62によりポンピングが行われる真空輸送チャンバー60内で作動する。

0177

特に無機層堆積がPVDで、よって、特にスパッタリングで実施される場合、開始基材又はより総称的には、感熱性である基材を処理する際に、図1の文脈で述べたような、冷却工程、したがって冷却チャンバー又は冷却ステーションを備えることが必要となり得る。

0178

無機材料の堆積又は無機材料の堆積の1つがALDで実施される場合、図13及び図14を念頭に置いて現在述べられているように、主に2つの方法が可能である。

0179

図13の実施形態に従い、ALDS堆積ステーションとして実現される堆積ステーション10は、ポンピング配置222でポンピングが行われる単一の処理チャンバー220を含む。前駆体ガス並びに反応性ガスは両方とも処理チャンバー220に供給される。よって、前駆体ガスは、制御された弁配置211ALを介してガスタンク配置209ALから処理チャンバー220に供給され、反応性ガスは、制御された弁配置215ALを介してガスタンク配置213ALから処理チャンバー220に供給される。それぞれのガス供給及び(示されていない)おそらくフラッシュガス又はすすぎガスの供給の時間系列は、タイミング制御ユニット20で制御される。

0180

図14の実施形態に従い、堆積ステーションALDSとして実現される堆積ステーション10は、少なくとも2つの処理チャンバー224及び226を含み、それぞれがそれぞれのポンピング配置228及び230でポンピングが行われる。交差汚染を最小化するため、チャンバーは、作動中、相互に密閉可能である。前駆体ガスは、制御された弁配置211ALを介してガスタンク配置209ALから処理チャンバー224に供給される。反応性ガスは制御された弁配置215ALを介してガスタンク配置213ALから処理チャンバー226に供給される。それぞれのガス供給及び(示されていない)おそらくフラッシュガス又はすすぎガスの供給の時間系列は、タイミング制御ユニット20で制御される。

0181

重合材料の堆積が無機材料を堆積させるための堆積領域から離れた堆積領域で実施されるすべての実施形態では、ALDSステーションとして実現されるステーション10は、図13に従い又は図14に従い構築することができる。

0182

本発明による、よって、図4又は図5にもよる真空層堆積装置の一般的な構造は異なる、より特定の構造で実現することができる。基材は、図3のA15と同様に、これらの中心軸の周りを回転してもしなくてもよい(示されていない)。

0183

1つより多くの特定の装置構造図6に概略的に示されている。ここでは、基材担体64は回転式コンベア又はドラムであり、軸A64の周りを制御可能なように回転可能である。基材65は基材担体64の周りに沿って配置及び保持され、これらの基材平面は軸A64に並行している。

0184

PPSステーション8及び無機材料堆積ステーション10、PVD/ALDSは、回転している基材担体64の軌道経路に沿って固定されて備えられる。ステーションの方位角スペーシングは、基材担体64上の基材の方位角スペーシングと一致する。堆積ステーション8、10は、主要堆積方向Bにより、軸A64に対して放射状に配置されている。明確に、及び必要に応じて、1つ又は1つより多くの冷却ステーション、及びインプット/アウトプット充填ロックの配置(示されていない)が備えられる。図6の実施形態のステーションは、図5の実施形態のように別々にポンピングを行うことができ、よって相互に密閉可能であり、又は基材担体64を固定して取り囲んでいる共通の真空容器内に備えることができ、これは図4の一般的な表示と一致する。ここでも、基材は、図3の装置構造の軸A15と同様に、中心軸の周りを回転することができる。

0185

現在好まれる構造では、真空層堆積装置は、出願人のWO2010/105967で開示されたように構造化される。堆積工程、特にPVD無機材料層堆積工程は、それぞれのステーションにおいて、おそらく相互接続された冷却ステーションと共に、実施される2つ又は2つより多くの等しい堆積工程へと分割することができる。プロセス分割の一般的手法に関して、出願人のWO2010/106012の開示を参照することができる。

0186

しかしながら、このような現在好まれる真空層堆積装置は、図7及び8の実施形態に、概略的に及び簡略化して示されている。単一基材72は、図8の簡略化された断面表示に示されている通り、ディスク形状の基材担体74上に運ばれる。

0187

基材72は、基材平面が基材担体74の回転軸A30に対して垂直となるよう、基材担体74上に堆積させる。図7に示されている通り、基材担体74上の基材72の環状経路に並べられた、それぞれの数のPPSステーション8及びPVD/ALDSステーション10が備えられ、堆積の主要方向Bは軸A30に並行である。基材担体74は真空輸送チャンバー76内で作動する。固定されたステーション8及び10は、基材担体74上の基材72の方位角スペーシングと等しい方位角スペーシングを有する。双方向性充填ロックステーションLL9が備えられ、ここでは、未処理の開始基材が、例えば、周囲から真空輸送チャンバー76内へ及び基材担体74上に供給され、その一方で、処理された基材は基材担体74から降ろされ、例えば、周囲に出される。

0188

ステーション8、10はポンプ79により別々にポンピングが行われ、持ち上げ配置102を用いて、基材担体74から密閉枠との会合へと基材72を制御可能なように持ち上げることにより、相互に密閉可能であり、よって、それぞれの堆積チャンバーを密閉することに注目されたい。

0189

無機材料の堆積がALDで実施され、それぞれの堆積ステーション10が図14の実施形態に従い実現される場合、図4図5図6図7及び図8の実施形態では、それぞれのALDSステーションは、少なくとも2つの引き続き機能する、別々にポンピングが行われ、相互に密閉可能な処理チャンバーにより実現される。

0190

本発明による堆積ステーションを備えることを除いて、WO2010/106012は、本発明の文脈で使用することができる装置の一般的構造を開示している。

0191

PVDの無機層堆積の後又はこの間、基材の冷却を備えることが必要である場合、及び図1の文脈ですでに述べられたように、出願人のWO2016/091927で論じられたものと類似の冷却チャンバーが、図5図8図13図14の文脈で述べられたような装置において統合される。

0192

WO2016/091927では、クーラー真空チャンバーが開示されている。クーラーチャンバーは図9(閉鎖位置)及び10(開放位置)に概略的に示されている。クーラーチャンバーのこのような原理は、特に図7及び図8に示されているようなシステムにおいて1つ又は1つより多くの冷却チャンバーとして統合されるのに完全に適している。この真空冷却チャンバーは、熱伝導ガス、例えば、ヘリウム加圧して、基材から、クラム型冷却チャンバー(冷却される)の囲い壁への熱伝達を有意に増大することができる。

0193

図11は、図7及び図8に示されているような装置内のこのような冷却チャンバー又は冷却ステーションを統合する、最も概略的に及び簡略化された、可能な手法を示している。

0194

このような冷却ステーション100において、基材72は、堆積ステーション又はチャンバーと連携するためにも備えられている持ち上げ配置102により、基材担体74から持ち上げられる。図7及び図8を参照されたい。基材担体74のための真空輸送チャンバー104に関して、基材72の持ち上げは、薄い密閉した冷却区画106を確立し、この区画内に基材72が冷却クラムメンバー108に近接して備わる。例えば、冷却チャネルシステム110内を循環している液体冷却媒体を用いることにより、少なくとも1つの冷却メンバー108が冷却される。熱伝導ガス、例えばヘリウムを冷却区画106に供給することができる。基材担体74のその部分74a(これは持ち上げ可能で、基材72を保持する)は持ち上げ配置102への直接的接触により冷却され、これは、必要であれば、活発に冷却させることもできる。

0195

重合材料を含有する層システムと無機材料を含有する層システムの複数の対が開始基材上に堆積されなければならない場合、これらのシステムの堆積を1回より多く実施する、すなわち堆積サイクルを少なくとも1回繰り返すことが必要となり得る。これは、図7及び図8の基材担体74又は図6の64の1回より多くの360°回転により実施することができる。

0196

図12では、本発明による浸透バリア層システムを有し、本発明の方法により製造された基材が最も概略的に示されている。

0197

開始基材90は、90aにおいて破線で示されているような薄層ですでに覆われていてもいなくてもよい。開始基材90は、少なくともその延長面Suの一部に沿って、プラズマ重合材料の層システムPP92で直接覆われている。プラズマ重合材料のPP層システム92は、単層であっても、又は多層化していてもよく、よって、異なる重合材料の1つより多くの層は、重合材料層システム92の一部であってよい。

0198

重合材料を含有するPP層システム92のすぐ上に、PVD及び/又はALD堆積した無機材料(複数可)の無機材料含有層システム94が備えられる。この場合も同様に、無機材料含有層システム94は、単一のPVD若しくはALD堆積した、無機材料層又は等しい若しくは異なる無機材料からできた1つより多くのPVD及び/若しくはALD堆積した無機材料層からなってもよい。

0199

最小基材構成では、システム96の最外部層は、重合材料の層である。層システム96は、無機材料層システム94のすぐ上に備わっている。

0200

図1に戻ると、PP堆積からPVD若しくはALD堆積に移動する際、又は、逆にPVD若しくはALD堆積からPP堆積に移動する際に、ポリマー材料並びに無機材料が同時に堆積されるような移動タイムスパン、すなわち、このタイムスパンの間、同時に及び同じ堆積領域でそれぞれの堆積ステーションを作動させることによって、このような移動タイムスパンをもたらすことが可能である。

0201

図12を念頭に置くと、これは、無機材料並びに重合材料が異なる濃度で存在する材料境界面ゾーン93を結果として生じる。図12による最小構造は、すなわち、例えば:
PVD/ALD−PP−PVD/ALD−…PP…
に従い、層システム96の上に順に、更なるPVD及び/又はALD堆積した無機材料含有層システム及び更なるPP重合材料含有層システムを更に備えることができる。

0202

総称的に、例えば、ALDにより堆積させた無機材料の層の中に、いくらかの量の重合材料を付与することが有利となり得る。

0203

全体的な層システム92、94、96等が電気絶縁性であるものとする場合、これは、十分に電気絶縁性がある1つ又は1つより多くの層を付与することにより実現することができる。

0204

更に、開始基材上に適用されるすべての層は、可視光に対して透過性があるように選択することができる。

0205

本発明のすべての態様の開示目的のため、これらの態様は以下に要約される:
1)・開始基材と、
・浸透バリア層システムであって、
少なくとも1つのプラズマ重合ポリマー材料含有層を含み、前記開始基材のすぐ上に備わっているポリマー材料層システム、
少なくとも1つのPVD堆積した又は少なくとも1つのALD堆積した無機材料含有層を含み、前記ポリマー材料層システムのすぐ上に堆積された無機材料層システム
を含む浸透バリア層システムと
を含む基材。
2)少なくとも1つの更なるポリマー層システムを更に含み、このポリマー層システムが、少なくとも1つの更なるポリマー材料含有層を含み、前記無機材料層システムのすぐ上に堆積される、態様1に記載の基材。
3)前記開始基材が、1つ又は1つより多くの開始基材層を含み、前記ポリマー材料層システムが前記開始基材層の最外部上に堆積される、態様1又は2の1つに記載の基材。
4)前記開始基材が、以下の特色のうちの少なくとも1つを有する、態様1から3の1つに記載の基材:
・開始基材は、最も総称的に、加工物である;
・開始基材はプレート状の形状を有する;
・開始基材は電気デバイスである;
・開始基材は、例えば、150℃より高い又はこれより低い温度に敏感な感熱性材料を含む;
・開始基材は、プリント回路基板材料を含む。
5)前記1つの浸透バリアシステムのすぐ上に備わっている前記浸透バリア層システムの少なくとも更に1つを含む、態様1から4の1つに記載の基材。
6)少なくとも1つの無機材料含有層が酸化ケイ素を含有する又は酸化ケイ素からなる、態様1から5の1つに記載の基材。
7)ポリマー材料含有層と無機材料含有層との間に少なくとも1つの境界面を含み、前記境界面が、前記無機材料含有層の無機材料並びに前記ポリマー材料含有層のポリマー材料を含む、態様1から6の1つに記載の基材。
8)その表面がポリマー材料含有層の表面である、態様1から7の1つに記載の基材。
9)1つより多くのポリマー材料含有層を含み、1つより多くの又はすべてのポリマー材料含有層がプラズマ重合層である、態様1から8の1つに記載の基材。
10)前記少なくとも1つのプラズマ重合層、又は1つより多くの若しくはすべてのポリマー材料含有層が、少なくとも1種のガス材料及び少なくとも1種の液体材料のうちの少なくとも1種から重合される、態様1から9の1つに記載の基材。
11)少なくとも1つのポリマー材料含有層が炭素を含有する、態様1から10の1つに記載の基材。
12)前記少なくとも1つのポリマー材料含有層が炭素を含有する、態様1から11の1つに記載の基材。
13)少なくとも1つのポリマー材料含有層がケイ素を含有する、態様1から12の1つに記載の基材。
14)前記プラズマ重合ポリマー材料含有層がケイ素を含有する、態様1から13の1つに記載の基材。
15)テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレン、エチレンのうちの少なくとも1種から堆積したポリマー材料含有層を含む、態様1から14の1つに記載の基材。
16)テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレン、エチレンのうちの少なくとも1種から堆積したプラズマ重合ポリマー材料含有層を含む、態様1から15の1つに記載の基材。
17)少なくとも1つの無機材料含有層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化ハフニウム又はそれぞれの酸窒化物又はこれらの混合物の群から選択される少なくとも1種の材料を含有する、態様1から16の1つに記載の基材。
18)少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層がスパッタリングで堆積される、態様1から17の1つに記載の基材。
19)少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料層が蒸発、好ましくは電子ビーム蒸発で堆積される、態様1から18の1つに記載の基材。
20)少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層がALDで堆積される、態様1から19の1つに記載の基材。
21)少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層がプラズマ強化ALD(PEALD)で堆積される、態様1から20の1つに記載の基材。
22)前記少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層が、第1工程で前駆体ガスを用いて堆積され、遠隔で実施されるその後の工程において、反応性ガスを用いて堆積される、態様20又は21の1つに記載の基材。
23)前記少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層が、第1工程及び堆積領域において前駆体ガスを用いて堆積され、前記堆積領域において実施されるその後の工程において、反応性ガスを用いて堆積される、態様20又は21の1つに記載の基材。
24)前記少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層が、ケイ素及び/又は金属を含有する前駆体ガス及び反応性ガスで堆積される、態様20から23の1つに記載の基材。
25)前記少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層が、ケイ素、アルミニウム、チタン、タンタル、ハフニウムのうちの少なくとも1種を含有する前駆体ガスで堆積される、態様20から24の1つに記載の基材。
26)前記少なくとも1つの、又は1つより多くの、又はすべての無機材料含有層が、前駆体ガス及び反応性ガスで堆積され、前記反応性ガスが酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する、態様20から25の1つに記載の基材。
27)前記浸透バリア層システムが水分子に対する浸透バリア層システムである、態様1から26の1つに記載の基材。
28)前記浸透バリア層システムが可視光に対して透過性がある、態様1から26の1つに記載の基材。
29)前記浸透バリア層システムが、前記基材の表面から、前記開始基材の表面まで、電気的に絶縁している、態様1から28の1つに記載の基材。
30)前記浸透バリア層システムの少なくとも1つの層が電気的に絶縁している、態様1から29の1つに記載の基材。
31)・基材担体と、
・それぞれのチャンバーが無機材料の供給源を含む、少なくとも1つのPVD層堆積チャンバー及び/又は少なくとも1つのALD層堆積チャンバーを含む、少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションと、
・モノマー供給のための供給ラインシステム及びプラズマ供給源を有する、少なくとも1つのプラズマ重合化チャンバーを含む、少なくとも1つのポリマー堆積ステーションと、
・前記無機材料層堆積ステーションからの、及び前記少なくとも1つのポリマー堆積ステーションからの、前記基材担体の、堆積作用への断続的曝露を制御するように構築された制御ユニットと
を含む、層堆積装置。
32)少なくとも1つの冷却ステーションを含む、態様31に記載の層堆積装置。
33)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションが、少なくとも1つのALD層堆積チャンバーを含み、このALD層堆積チャンバーが、前駆体を含有する少なくとも1つの前駆体リザーバー及び反応性ガスを含有する反応性ガスリザーバーに操作可能にフロー接続されているガス供給配置を含む、態様31又は32の1つに記載の層堆積装置。
34)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションが少なくとも2つのALD層堆積チャンバーを含み、前記少なくとも2つのALD層堆積チャンバーのうちの一方が前駆体を含有する前駆体リザーバーに操作可能に接続されているガス供給配置を含み、前記ALD堆積チャンバーの他方が、反応性ガスを含有する反応性ガスリザーバーに操作可能に接続されているガス供給配置を含む、態様31から33の1つに記載の層堆積装置。
35)前記前駆体リザーバーからの前駆体ガスが、ケイ素及び金属のうちの少なくとも1種を含有する、態様33又は34の1つに記載の層堆積装置。
36)前記金属がアルミニウム、タンタル、チタン、ハフニウムのうちの少なくとも1種である、態様35に記載の層堆積装置。
37)前記反応性ガスが、酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する、態様33から36の1つに記載の層堆積装置。
38)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションが、レーザー供給源と、前駆体を含有する少なくとも1つの前駆体リザーバー及び反応性ガスを含有する反応性ガスリザーバーに操作可能にフロー接続されているガス供給配置とを含む少なくとも1つのALD層堆積チャンバーを含む、態様31から37の1つに記載の層堆積装置。
39)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションが、少なくとも2つのALD層堆積チャンバーを含み、前記少なくとも2つのALD層堆積チャンバーの一方が前駆体を含有する前駆体リザーバーに操作可能に接続されているガス供給配置を含み、前記ALD堆積チャンバーの他方がレーザー供給源及び反応性ガスを含有する反応性ガスリザーバーに操作可能に接続されているガス供給配置を含む、態様31から38の1つに記載の層堆積装置。
40)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーションが少なくとも1つのPVD層堆積チャンバーを含む、態様31から39の1つに記載の層堆積装置。
41)前記PVD層堆積チャンバーがスパッター層堆積チャンバーである、態様41に記載の層堆積装置。
42)前記PVD層堆積チャンバーが、蒸発チャンバー、又は電子ビーム蒸着チャンバーである、態様40に記載の層堆積装置。
43)前記PVD層堆積チャンバーが、少なくとも1種の金属若しくは金属合金又はこのような金属若しくは金属合金の酸化物若しくは窒化物若しくは酸窒化物の固形物供給源を有する、態様40から42の1つに記載の層堆積装置。
44)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションが互いに離れており、前記基材担体が、これらのステーションの1つから、これらのステーションの次の1つに、好ましくは真空環境で、制御可能なように移動可能である、態様31から43の1つに記載の層堆積装置。
45)少なくとも1つのPVD層堆積チャンバー及び/又は少なくとも1つのALD層堆積チャンバーが、堆積作業のために制御可能なように密閉可能であり、基材の取扱いのために開放可能である堆積空間及び前記制御可能なように密閉可能及び開放可能な堆積空間に隣接したポンピングポートを含む、態様31から44の1つに記載の層堆積装置。
46)モノマー供給のための供給ラインシステムを有する、及びプラズマ供給源を有する少なくとも1つのプラズマ重合化チャンバーが、層堆積作業のために制御可能なように密閉可能であり、基材の取扱いのために開放可能である堆積空間及び前記制御可能なように密閉可能及び開放可能な堆積空間に隣接したポンピングポートを含む、態様31から45の1つに記載の層堆積装置。
47)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションが共通の堆積領域で堆積を実施する、態様31から46の1つに記載の層堆積装置。
48)前記基材担体の直線的移動経路に沿って、又は総称的に湾曲した移動経路に沿って、又は環状の移動経路に沿って、無機材料層堆積ステーションとポリマー堆積ステーションの1つより多くの対の配列を含む、態様31から47の1つに記載の層堆積装置。
49)前記基材担体の直線的移動経路に沿って、又は総称的に湾曲した移動経路に沿って、又は環状の移動経路に沿って、無機材料層堆積ステーション及び無機材料層堆積ステーションのすぐ後に続くポリマー堆積ステーションの配列を含む、態様31から48の1つに記載の層堆積装置。
50)無機材料層堆積ステーションのすぐ後に続く冷却ステーションを含む、態様31から49の1つに記載の層堆積装置。
51)少なくとも1つのインプット充填ロック及び少なくとも1つのアウトプット充填ロック又は少なくとも1つの双方向性のインプット/アウトプット充填ロックを含む真空装置である、態様31から50の1つに記載の層堆積装置。
52)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションが、共通の堆積領域上で堆積を行い、制御ユニットが、述べられたステーションを断続的に作業可能/不可にするよう構築される、態様31から51の1つに記載の層堆積装置。
53)少なくとも1つの無機材料層堆積ステーション及び少なくとも1つのポリマー堆積ステーションが、相互に離れた領域で堆積を行い、制御ユニットが、前記領域間の前記基材担体の移動を制御するように構築される、態様31から52の1つに記載の層堆積装置。
54)制御された移動タイムスパンの間に、共通の堆積領域において、無機材料層堆積ステーションと、ポリマー堆積ステーションとの両方による同時の堆積が可能となるよう構築される、態様31から53の1つに記載の層堆積装置。
55)前記供給ラインシステムが、液体モノマー材料又はガスモノマー材料を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている、態様31から54の1つに記載の層堆積装置。
56)前記供給ラインシステムが、炭素を含む材料を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている、態様31から55の1つに記載の層堆積装置。
57)前記供給ラインシステムが、ケイ素を含む材料を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている、態様31から56の1つに記載の層堆積装置。
58)前記供給ラインシステムが、テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレン、エチレンのうちの少なくとも1種を含有するリザーバーと制御されたフロー輸送路で繋がっている、態様31から57の1つに記載の層堆積装置。
59)前記基材担体が、1つより多くの基材及び/又は1つより多くの開始基材を同時に運搬するように構築される、態様31から58の1つに記載の層堆積装置。
60)すべての重合化チャンバーが、プラズマ重合化チャンバーである、態様31から59の1つに記載の層堆積装置。
61)以下の特色のうちの少なくとも1つを有する、態様31から60の1つに記載の層堆積装置
・基材担体は、基材のバッチ及び/又は開始基材のバッチを運搬するように構築される;
・基材担体は、複数の単一の基材及び/又は単一の開始基材を運搬するように構築される;
・基材担体の移動は、基材若しくは開始基材から離れた軸の周り、及び/又は基材若しくは開始基材のそれぞれの中心軸の周りの回転性移動である;
・基材担体は真空環境内で備えられる。
62)浸透バリア層システムを開始基材上に付与する、又は表面浸透バリア層システムを備えた基材を製造する方法であって、
a)PVDにより及び/又はALDにより、少なくとも1つの無機材料含有層を含む少なくとも1つの無機材料層システムを開始基材上に堆積させることにより、浸透密閉を確立する工程と
b)少なくとも1つのポリマー材料含有層を含むポリマー材料層システムを、前記開始基材のすぐ上に堆積させ、前記無機材料層システムを前記ポリマー材料層システムのすぐ上に堆積させることにより、前記無機材料層システムの前記開始基材への接着性及び前記無機材料層システムの亀裂密閉をもたらす工程と
を含む、方法。
63)前記ポリマー材料含有層の材料、又はポリマー材料含有層のうちの少なくとも1つの材料を真空プラズマ重合する工程を含む、態様62に記載の方法。
64)前記浸透密閉を確立することがプラズマ強化ALDを含む、態様62又は63に記載の方法。
65)少なくとも1つの層が電気的に絶縁している層から堆積される、態様62から64の1つに記載の方法。
66)前記浸透バリア層システムが、可視光に対して透過性があるように堆積される、態様62から65の1つに記載の方法。
67)前記堆積中の開始基材の温度が、既定値を超えない、好ましくは最大でも150℃を超えない、態様62から66の1つに記載の方法。
68)少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む更なるポリマー材料層システムを、前記無機材料層システムのすぐ上に堆積させる工程を含む、態様62から67の1つに記載の方法。
69)1つより多くのポリマー材料含有層の材料を真空プラズマ重合する工程を含む、態様62から68の1つに記載の方法。
70)前記工程a)及びb)を繰り返す工程を含む、態様62から69の1つに記載の方法。
71)少なくとも1つのポリマー材料含有層を含む更なるポリマー材料層システムを、最後に堆積した無機材料層システムのすぐ上に堆積させる工程を含む、態様62から70の1つに記載の方法。
72)無機材料層システムを堆積させる工程のうちの少なくとも1回の後又はその間に前記基材を冷却する工程を含む、態様62から71の1つに記載の方法。
73)酸化ケイ素の無機材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から72の1つに記載の方法。
74)ポリマー材料含有層を堆積させる工程と、無機材料含有層を堆積させる工程との間に、少なくとも1つの材料境界面を、制御された方式で堆積させる工程を含み、前記境界面が、前記堆積したポリマー材料含有層のポリマー材料並びに前記無機材料含有層の無機材料を含む材料でできている、態様62から73の1つに記載の方法。
75)ガス材料又は液体材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から74の1つに記載の方法。
76)炭素を含有する材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から75の1つに記載の方法。
77)ケイ素を含有する材料から少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から76の1つに記載の方法。
78)テトラメチルシラン(TMS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS(O))、ヘキサメチルジシラザン(HMDS(N))、テトラエチルオルトシラン(TEOS)、アセチレン、エチレンのうちの1種から、少なくとも1つのポリマー材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から77の1つに記載の方法。
79)酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタン、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化ハフニウム又はそれぞれの酸窒化物のうちの少なくとも1種を含む又はそれからなる、少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から78の1つに記載の方法。
80)スパッタリングにより、又は蒸発により、又は電子ビーム蒸着により、又はALDにより、又はプラズマ強化ALDにより、少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程を含む、態様62から79の1つに記載の方法。
81)ALD堆積チャンバー内でALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程と、前駆体ガス及び反応性ガスを前記ALD堆積チャンバーへ供給する工程を含む、態様62から80の1つに記載の方法。
82)少なくとも2つの連続するALD堆積チャンバー内でALDにより少なくとも1つの無機材料含有層を堆積させる工程と、前記少なくとも2つのALD堆積チャンバーのうちの第1のチャンバーに前駆体ガスを供給する工程と、前記少なくとも2つの連続するALD堆積チャンバーのうちの第2のチャンバーに反応性ガスを供給する工程とを含む、態様62から81の1つに記載の方法。
83)前記前駆体ガスが、ケイ素又は金属を含有する、態様81又は82の1つに記載の方法。
84)前記金属が、アルミニウム、タンタル、チタン、ハフニウムのうちの少なくとも1種である、態様83に記載の方法
85)前記反応性ガスが、酸素及び窒素のうちの少なくとも1種を含有する、態様81から84の1つに記載の方法。
86)無機材料含有層を少なくとも1つの層堆積空間内で堆積させる工程と、前記堆積させる工程の間、前記少なくとも1つの堆積空間を密閉する工程と、前記堆積空間に直接接続されているポンプを用いて前記堆積空間にポンピングを行う工程とを含む、態様62から85の1つに記載の方法。
87)層堆積空間内でポリマー材料含有層を堆積させる工程と、前記堆積させる工程の間、前記堆積空間を密閉する工程と、前記堆積空間に直接接続されているポンプを用いて前記堆積空間にポンピングを行う工程とを含む、態様62から86の1つに記載の方法。
88)水分子の浸透を抑制する前記浸透バリア層システムを製造する工程を含む、態様62から87の1つに記載の方法。
89)真空内で実施される、態様62から88の1つに記載の方法。
90)態様31から61に記載の装置を用いて実施される、態様62から89の1つに記載の方法。

0206

8真空プラズマ重合ステーションPPS
10無機材料堆積ステーションPVD/ALDS
12 開始基材
14基材担体
16真空処理チャンバー
18ポンプ
20制御ユニット
201モノマー供給源
203 弁
205 PVD用反応性ガス又はガス混合物
207 PVD用弁
209 AL用タンク
211 AL用弁
213 AL用タンク
215 AL用弁
D共通領域
S スイッチ

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