(57)【要約】  基板が被覆されているときに基板の粒子汚染を最小にする位置に基板を保持するための装置および方法が、ここに記載されている。その装置と共に、基板上の粒子を減少させる過程が提供される。ここに記載された物品および過程は、エレクトロクロミック、フォトクロミック、または光起電力技術に使用されるものなどの被覆ガラス基板を製造する上で有用である。
2019534387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品において、
少なくとも前面、背面、上縁、底縁、および２つの側縁を有する基板をほぼ垂直配置に保持するための担体であって、該担体は、
ａ．前記基板より寸法の大きいフレームであって、該フレームは、
ｉ．少なくとも１つの縁を有し、前記基板の上縁、前面または背面の少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように位置付けられた上部セクションであって、
Ａ．該上部セクションは１つ以上の収集トレイを含み、該１つ以上の収集トレイは、該上部セクションに対して約２０°から約１６０°の角度θで該上部セクションから突出する、長さ、幅、および厚さを有するフィン付き物体を含み、該フィン付き物体の長さは、該上部セクションの長さの少なくとも一部に亘り、該上部セクションの前記少なくとも１つの縁にほぼ平行である、上部セクションと；
ｉｉ．前記上部セクションとほぼ平行な底部セクションであって、前記基板の底縁、前面または背面の少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように配置された底部セクションと；
ｉｉｉ．互いに対してほぼ平行であり、前記上部および底部セクションに対してほぼ垂直である２つの側部セクションであって、各々が、前記基板の側縁、前面または背面の内の１つの少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように配置された２つの側部セクションと；
を含むフレーム；および
ｂ．ガラスを前記フレームの上部、底部、または側部セクションの少なくとも１つに固定するための１つ以上のクランプ機構；
を備え、
前記担体は、基板が該担体内にあるときに、該基板が０°超から約１０°の角度φで前傾して保持されるように設計されている、物品。
【請求項２】
前記基板が約１°超から約５°の角度φで前傾して保持される、請求項１記載の物品。
【請求項３】
前記フィン付き物体が、前記上部セクションに対して約４０°から約１７０°の角度θで該上部セクションから突出する、請求項１または２記載の物品。
【請求項４】
前記上部セクションに対する前記フィン付き物体の角度が、初期角度θから最終角度Ψまで変化する、請求項１から３いずれか１項記載の物品。
【請求項５】
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の正面にあり、−１０°から１０°の傾斜ωを有する、請求項１から４いずれか１項記載の物品。
【請求項６】
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の背後にあり、−１０°から１０°の前傾ωを有する、請求項１から５いずれか１項記載の物品。
【請求項７】
前記フレームが１つ以上の電解コーティング層をさらに含む、請求項１から６いずれか１項記載の物品。
【請求項８】
前記担体の少なくとも一部が、１μｍから１００μｍの平均表面粗さＲａを有する、請求項１から７いずれか１項記載の物品。
【請求項９】
基板を被覆する方法において、
請求項１から８いずれか１項記載の物品内に基板を配置する工程、および
前記基板に薄膜被覆過程を行う工程、
を有してなる方法。
【請求項１０】
前記薄膜被覆過程が、化学的気相成長法、スパッタリング堆積、電子線蒸着、パルスレーザ堆積、分子線エピタキシー、またはイオンビーム堆積を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記基板が約１°超から約５°の角度φで前傾して保持される、請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
前記フィン付き物体が、前記上部セクションに対して約４０°から約１４０°の角度θで該上部セクションから突出する、請求項９から１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記上部セクションに対する前記フィン付き物体の角度が、初期角度θから最終角度Ψまで変化する、請求項９から１２いずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の正面にあり、−１０°から１０°の傾斜ωを有する、請求項９から１３いずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の背後にあり、−１０°から１０°の前傾ωを有する、請求項９から１４いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１６年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／４２０１２７号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
基板が被覆されているときに基板の粒子汚染を最小にする位置に基板を保持するための装置および方法が、ここに記載されている。その装置と共に、基板上の粒子を減少させる過程が提供される。より詳しくは、被覆ガラス基板上の粒子汚染を最小にする方法と共に、被覆ガラス基板の粒子汚染を機械的に最小にするための装置、およびその使用がここに記載されている。
【背景技術】
【０００３】
多くの用途に、基板を薄膜で被覆する工程が含まれる。例えば、光起電力またはエレクトロクロミック用途のための薄膜をガラス基板上に被覆することができる。多くの場合、その薄膜は、スパッタリング堆積としても知られている、物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって、真空下で基板上に堆積される。ＰＶＤにおいて、材料の蒸気が生成され、これが、次に、被覆を要する物体上に堆積される。ＰＶＤは、多くの無機材料の耐久性コーティングを提供できるという点で都合よい。しかしながら、それは気相過程であるので、材料は室内の全ての部品上に堆積され、これにより、室内と基板担体上に微粒子または付着しなかった材料が蓄積され得る。堆積中、膜中に含まれる非蒸気相粒子を減少させることが望ましい。何故ならば、これらは、完成した機器に欠陥をもたらし得るからである。本開示は、粒子汚染をさらに減少させるための、堆積過程に使用される基板担体の改良を記載する。
【発明の概要】
【０００４】
ほぼ垂直な配置に大型基板を保持するための物品が、ここに記載されている。そのような物品は、被覆装置および堆積過程に使用されるように設計されており、被覆室内で被覆するまたは堆積される外部粒子による表面の汚染を防ぎながら、または最小にしながら、基板を効率的かつ均一に被覆することができる。
【０００５】
態様（１）において、本開示は、少なくとも前面、背面、上縁、底縁、および２つの側縁を有する基板をほぼ垂直配置に保持するための担体を含む物品において、その担体は、基板より寸法の大きいフレームであって、そのフレームは、少なくとも１つの縁を有し、その基板の上縁、前面または背面の少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように位置付けられた上部セクションであって、その上部セクションは１つ以上の収集トレイを含み、その１つ以上の収集トレイは、上部セクションに対して約２０°から約１６０°の角度θで上部セクションから突出する、長さ、幅、および厚さを有するフィン付き物体を含み、そのフィン付き物体の長さは、上部セクションの長さの少なくとも一部に亘り、上部セクションの少なくとも１つの縁にほぼ平行である、上部セクションと；その上部セクションとほぼ平行な底部セクションであって、少なくとも１つの縁を有し、その基板の底縁、前面または背面の少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように配置された底部セクションと；互いに対してほぼ平行であり、上部および底部セクションに対してほぼ垂直である２つの側部セクションであって、各々が、少なくとも１つの縁を有し、その基板の側縁、前面または背面の内の１つの少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように配置された２つの側部セクションと；を含むフレーム；およびガラスを上部、底部、または側部セクションの少なくとも１つに固定するための１つ以上のクランプ機構を備え、その担体は、基板が担体内にあるときに、基板が０°超から約１０°の角度φで前傾して保持されるように設計されている、物品を提供する。
【０００６】
態様（２）において、本開示は、基板が約１°超から約５°の角度φで前傾して保持される、態様（１）の物品を提供する。態様（３）において、本開示は、フィン付き物体が、上部セクションに対して約４０°から約１７０°の角度θで上部セクションから突出する、態様（１）または態様（２）の物品を提供する。態様（４）において、本開示は、上部セクションに対するフィン付き物体の角度が、初期角度θから最終角度Ψまで変化する、態様（１）から（３）のいずれかの物品を提供する。態様（５）において、本開示は、角度の変化が、湾曲または曲げによるものであり、θとΨの間の差が６０°超である、態様（４）の物品を提供する。態様（６）において、本開示は、フレームの上部セクションが、基板の前面の正面にあり、−１０°から１０°の傾斜ωを有する、態様（１）から（５）のいずれかの物品を提供する。態様（７）において、本開示は、フレームの上部セクションが、基板の前面の背後にあり、−１０°から１０°の前傾ωを有する、態様（１）から（６）のいずれかの物品を提供する。態様（８）において、本開示は、フレームが１つ以上の電解コーティング層をさらに含む、態様（１）から（７）のいずれかの物品を提供する。態様（９）において、本開示は、電解コーティング層が、銅、クロム、チタン、ニッケル、もしくはその組合せまたは酸化物から作られている、態様（８）の物品を提供する。態様（１０）において、本開示は、担体の少なくとも一部が、１μｍから１００μｍの平均表面粗さＲａを有する、態様（１）から（９）のいずれかの物品を提供する。
【０００７】
態様（１１）において、本開示は、基板を被覆する方法において、態様（１）から（１０）のいずれかの物品内に基板を配置する工程、およびその基板に薄膜被覆過程を行う工程を有してなる方法を提供する。態様（１２）において、本開示は、薄膜被覆過程が、化学的気相成長法、スパッタリング堆積、電子線蒸着、パルスレーザ堆積、分子線エピタキシー、またはイオンビーム堆積を含む、態様（１１）の方法を提供する。態様（１３）において、本開示は、基板が約１°超から約５°の角度φで前傾して保持される、態様（１１）または態様（１２）の方法を提供する。態様（１４）において、本開示は、フィン付き物体が、上部セクションに対して約４０°から約１４０°の角度θで上部セクションから突出する、態様（１１）から（１３）のいずれかの方法を提供する。態様（１５）において、本開示は、上部セクションに対するフィン付き物体の角度が、初期角度θから最終角度Ψまで変化する、態様（１１）から（１４）のいずれかの方法を提供する。態様（１６）において、本開示は、角度の変化が、湾曲または曲げによるものであり、θとΨの間の差が６０°超である、態様（１５）の方法を提供する。態様（１７）において、本開示は、フレームの上部セクションが、基板の前面の正面にあり、−１０°から１０°の傾斜ωを有する、態様（１１）から（１６）のいずれかの方法を提供する。態様（１８）において、本開示は、フレームの上部セクションが、基板の前面の背後にあり、−１０°から１０°の前傾ωを有する、態様（１１）から（１７）のいずれかの方法を提供する。態様（１９）において、本開示は、フレームが１つ以上の電解コーティング層をさらに含む、態様（１１）から（１８）のいずれかの方法を提供する。態様（２０）において、本開示は、電解コーティング層が、銅、クロム、チタン、ニッケル、もしくはその組合せまたは酸化物から作られている、態様（１９）の物品を提供する。
【０００８】
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または記載された説明およびその特許請求の範囲、並びに添付図面に記載されているように実施の形態を実施することによって認識されるであろう。
【０００９】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示に過ぎず、本発明の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。
【００１０】
添付図面は、説明のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、様々な要素のサイズは、明確にするために、歪められることがある。図面は、１つ以上の実施の形態を示しており、説明と共に、それらの実施の形態の原理および作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、スパッタリング堆積中に基板１７０を角度φに保持するために使用される担体１００の断面図である。基板１７０は、上の暴露された担体区域から降り注ぐ粒子により損傷を受けやすい。収集トレイ１３０が、どのような落下する粒子も捕らえるために、暴露された上部セクション１１０の下に角度θで取り付けられている。
【図２】図２は、正面からのフレーム２００の代替図であり、上部セクション１１０、底部セクション１４０、および側部セクション２１０、２２０が全て、多数の収集トレイ１３０、１３１と組み合わせて示されている。
【図３Ａ】図３Ａは、代わりの収集トレイ１３０の設計を与える。収集トレイの数は、２以上であってよく、追加の粒子の捕捉を助けるために、追加のトレイ１３１が第１のトレイ１３０の上に配置されている。
【図３Ｂ】図３Ｂは、フレームの上部セクション１１０の代わりの設計を示しており、それは、基板と同じまたは異なる角度で付き、基板の主に背後または正面にさらに配置されるように設計することができる。
【図４Ａ】図４Ａは、フレームの底部セクション１４０のある設計を与える。底部セクション１４０は、シート１７０のふもとの汚染または粒子の蓄積を低下させるであろう、図示されたような、どの形状の縁１５０を有しても差し支えない。
【図４Ｂ】図４Ｂは、フレームの底部セクション１４０の別の設計を与える。底部セクション１４０は、シート１７０のふもとの汚染または粒子の蓄積を低下させるであろう、図示されたような、どの形状の縁１５０を有しても差し支えない。
【図４Ｃ】図４Ｃは、フレームの底部セクション１４０のさらに別の設計を与える。底部セクション１４０は、シート１７０のふもとの汚染または粒子の蓄積を低下させるであろう、図示されたような、どの形状の縁１５０を有しても差し支えない。
【図４Ｄ】図４Ｄは、フレームの底部セクション１４０のまた別の設計を与える。底部セクション１４０は、シート１７０のふもとの汚染または粒子の蓄積を低下させるであろう、図示されたような、どの形状の縁１５０を有しても差し支えない。
【図５】図５は、背面からのフレーム２００の代替図であり、基板１７０が、フレーム２００の背後に置かれ、２つのクランプ機構５１０で固定されているのが示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の材料、物品、および／または方法を開示し、記載する前に、下記に記載される態様は、特定の化合物、合成方法、使用に限定されず、それゆえ、もちろん様々であってよいことを理解すべきである。ここに使用される用語法は、特定の態様のみを記載する目的のためであり、制限を意図するものではないことも理解されよう。
【００１３】
本明細書および以下の特許請求の範囲において、以下の意味を有するように定義されるものとする多数の用語に言及する。
【００１４】
本明細書を通じて、文脈がそうではないことを要求しない限り、「含む」という単語もしくは「含み」または「含んで」などの変形は、述べられた整数または工程もしくは整数または工程の群の包含を暗示するが、どの他の整数または工程もしくは整数または工程の群の排除も暗示しないと理解されよう。
【００１５】
明細書および付随の特許請求の範囲に使用されるように、名詞は、文脈が明らかにそうではないと示していない限り、複数の対象を指すことにも留意しなければならない。それゆえ、例えば、「担体」への言及は、そのような担体２つ以上の混合物を含む。
【００１６】
「随意的な」または「必要に応じて」は、その後に記載された事象または状況が生じるかもしれないまたは生じられないこと、およびその記載が、その事象または状況が生じる場合と、生じない場合を含むことを意味する。
【００１７】
上限値と下限値を含む数値の範囲がここに列挙されている場合、特定の状況でそうではないと述べられていない限り、その範囲は、その端点、およびその範囲内の全ての整数と有理数を含むことが意図されている。範囲を定義している場合、特許請求の範囲は、列挙された特定値に限定されることは意図されていない。さらに、量、濃度、もしくは他の値またはパラメータが、範囲、１つ以上の好ましい範囲、または好ましい上限値と好ましい下限値のリストとして与えられている場合、これは、そのような対が別々に開示されていようとなかろうと、任意の上限値または好ましい値と任意の下限値または好ましい値との任意の対から形成される全ての範囲を具体的に開示していると理解されるものとする。
【００１８】
値または範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、その開示は、言及された特定の値または端点を含むと理解すべきである。数値または範囲の端点が「約」を伴わない場合、その数値または範囲の端点は、「約」により修飾されているもの、および「約」により修飾されていないものの２つの実施の形態を含むことが意図されている。その範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で有意であることもさらに理解されよう。
【００１９】
本開示の製品に使用できる、それと共に使用できる、その調製に使用できる、またはその製品である物品および要素が開示されている。これらの材料の組合せ、部分集合、相互作用、群などが開示されている場合、これらの化合物の各々の様々な個々と集合的な組合せと順序の具体的な言及が明白に開示されていないかもしれないが、各々が、具体的に考えられ、ここに記載されているであろうと理解すべきである。それゆえ、分子Ａ、Ｂ、およびＣの部類、並びに分子Ｄ、Ｅ、およびＦの部類が開示されており、分子の組合せの例Ａ−Ｄが開示されていれば、ひいては、各々が個別に列挙されていない場合でさえも、各々が個別と集合的に考えられるであろう。それゆえ、この例において、組合せＡ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−Ｅ、およびＣ−Ｆの各々が、具体的に考えられ、Ａ、Ｂ、およびＣ；Ｄ、Ｅ、およびＦ；並びに組合せの例Ａ−Ｄの開示から開示されていると考えられるべきである。同様に、これらの任意の部分集合または組合せも、具体的に考えられ、開示されているであろう。それゆえ、例えば、Ａ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、およびＣ−Ｅの下位群が、具体的に考えられ、Ａ、Ｂ、およびＣ；Ｄ、Ｅ、およびＦ；並びに組合せの例Ａ−Ｄの開示から開示されていると考えられるべきである。この概念は、以下に限られないが、開示された組成物を製造する方法および使用する方法における工程を含む、本開示の全ての態様に適用される。それゆえ、実施できる様々な追加の工程がある場合、これらの追加の工程の各々は、開示された方法のどの特定の実施の形態または実施の形態の組合せに実施してもよいこと、およびそのような組合せの各々が、具体的に考えられ、開示されていると考えられるべきであることが理解されよう。
【００２０】
多くの用途に、ガラス上の薄膜被覆が含まれる。具体的な用途の１つに、スマート窓に使用されるものなどのエレクトロクロミック膜がある。これらの膜は、それらに渡り電圧が印加されたときに、これらの膜が着色効果を生じる。この態様には、窓の光透過率および伝熱を減少させる効果がある。この積層膜は、スパッタリング堆積としても知られている物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって、真空下で基板（例えば、ガラス）上に堆積される。堆積中に、その膜は、堆積室および基板を保持するために使用される固定具の露出面も被覆する。時間の経過とともに、蓄積した膜が、剥がれ落ちる、または粒子を生じることがある。膜に取り込まれている粒子は、完成した機器に電気的短絡の欠陥をもたらし得るので、それらの粒子を最小にするまたはなくすことが望ましい。ある場合には、堆積中に基板の前傾を使用することが、粒子汚染を減少させるのに役立つであろう。しかしながら、傾斜のみでは、粒子汚染をなくすのに十分ではないであろう。本開示には、粒子汚染をさらに減少させるために堆積過程中に使用される基板担体に対する改良が記載される。
【００２１】
先に述べたように、微粒子汚染を最小にする方法の１つは、基板を傾けることである。厚い（２ｍｍ以上）ソーダ石灰ガラス基板などの厚い剛性基板の場合、面外たるみを誘発せずに、基板を極めて著しく傾けることが可能である。しかしながら、より薄く、より軽量の材料および機器に向かう傾向により、より薄い、ときには可撓性の基板への関心が増えてきた。これらの場合、面外たるみは、堆積の均一性にマイナスの影響をもたらし得るので、紛れもない懸念である。基板がより大型により薄くなるにつれて、たるみの影響はより著しくなる。
【００２２】
どの厚さの基板に対するたるみの影響も最小にするために、単純な衝突モデルを使用して、粒子堆積を最小にするのに必要な傾斜が計算されてきた。真空室内で取り除かれ、重力により落下し始める粒子を考える。ガラス上に堆積されている原子の流れを粒子が通過するときに、流入原子との弾性衝突のために、運動量移動を経ることがある。ｍ１を入射原子の質量とし、ｍ２を粒子の質量とする。運動量とエネルギーの変換により：
【００２３】
【数１】
2019534387.tif 000003
【００２４】
【数２】
2019534387.tif 000004
【００２５】
が与えられる。落下する粒子に初期前進運動がない（ｕ２＝０）と仮定すると、これは：
【００２６】
【数３】
2019534387.tif 000005
【００２７】
のように単純化できる。それゆえ、粒子に対する衝撃（前進）力は：
【００２８】
【数４】
2019534387.tif 000006
【００２９】
であり、式中、νは衝突頻度である。衝突後、垂直に対する粒子の軌道の角度は、重力に対する衝撃力の比、すなわち
【００３０】
【数５】
2019534387.tif 000007
【００３１】
となる。
【００３２】
入力パラメータに適正値（５μｍのＩＴＯ粒子、２５０ｍ／ｓで移動するＷ原子、および２ｎｍ／ｓのタングステン堆積速度に基づく衝突頻度）を使用すると、約３°の軌道角度に至る。しかしながら、傾斜のみでは、粒子汚染をなくすのには十分ではないことが分かった。まず第一に、真空室内で粒子が取り除かれるのを防ぐことによって、粒子汚染をさらに減少させることができる。
【００３３】
粒子を減少させる方法の１つは、堆積システム内で基板を保持するために使用される担体を改良することによるものである。図１を見ると、基板１７０は、潜在的に、フレームの上部セクション１１０から降り注ぐ粒子により損傷を受けやすい。基板１７０を取り囲む担体１００は、基板１７０をしっかりと保持すること、および堆積室の内壁および基板１７０の後面への堆積膜のしぶきを最小にすることの両方に必要である。図１の担体１００は、フレームの上部セクション１１０から落ちる粒子の数を減少させ、粒子が落下する場合、それら粒子が、基板に衝突しそうにないほど基板から十分に遠いを確実にするように改良されている。担体１００は、落下する粒子を捕らえるために、上部セクション１１０の下に収集トレイ１３０を含む。
【００３４】
図１は、基板１７０を保持する担体１００の断面図である。担体１００は、フレーム２００（図２に示されている）、および汚染を最小にするために適切な角度で被覆されるように、基板１７０を固定し、位置決めするための少なくとも１つ以上のクランプ機構１２０と１４１を備える。担体１００は、角度φで基板１７０を保持するように設計されており、ここで、φは、垂直（０°）と、基板の前面の下方傾斜の角度との間の角度差である。この傾斜により、基板と接触し、基板に付着する空中浮遊粒子の可能性が最小になる。φは、ＰＶＤ室またはフレームの上部セクション１１０から落下する粒子が基板１７０と接触するのを防ぐのに十分に大きいが、基板１７０に有害なたるみを誘発させるほどは大きくないべきである。いくつかの実施の形態において、φは、０°超から１０°、０°超から８°、０°超から５°、１°から８°、１°から５°、または１°から３°である。担体１００は、塗工機のある領域から別に領域に、もしくは塗工機中にまたは塗工機から外に、担体を移動させるための、ホイール、滑車、トラック、もしくは他の機構または部品をさらに含んでもよい。追加の担体部品としては、担体を位置決めするための機構、担体に基板を装填し、そこから取り外すための機構、担体を洗浄するための機構などが挙げられる。
【００３５】
図２を参照すると、フレーム２００は、上部セクション１１０、底部セクション１４０、および２つの側部セクション２１０を含む。いくつかの実施の形態において、そのフレームは１つの材料片から作られ、上部、底部、および側部セクションは、単に説明目的のためである。それらのセクションが互いに独立している場合、それらは、ボルト、溶接、クランプなどを含む、どの公知のタイプの留め具によって留められてもよい。いくつかの実施の形態において、上部セクションは内縁１６０（図１に示されるような）を有する、底部セクションは内縁１５０を有する、および／または側部セクションは内縁２３０を有する。フレームの上部セクションには、収集トレイ１３０が取り付けられている。追加の収集トレイ１３１も存在することがある。
【００３６】
ＰＶＤ被覆過程に通常使用される高温のために、担体１００およびフレーム２００は、金属、ガラス、またはセラミックから製造することができる。いくつかの実施の形態において、担体１００およびフレーム２００は金属から作られる。その金属は、アルミニウム、ステンレス鋼などの鋼鉄、チタン、もしくはこれらの材料からなる合金または混合物を含んでよい。
【００３７】
図２は、収集トレイ１３０および１３１を有する実施の形態を示す。フレーム２００の内部開口とほぼ等しい幅を有する収集トレイ１３０、１３１が示されている。しかしながら、収集トレイ１３０、１３１は、より浅くても深くても（フレームからさらに外に延在する）よく、全てが等しい幅でなくてもよい−例えば、収集トレイ１３０は、収集トレイ１３１よりも幅広くてもよく、またはその逆も同様である。収集トレイ１３０が上部セクション１１０から延在する量は、一定または様々、例えば、中央でより長く、外縁近くでより短くて差し支えなく、θ（下記に記載する）、室内の空間の量、および堆積されている材料の量を含む様々な要因に依存し得る。担体１００およびフレーム２００の場合のように、収集トレイ１３０、１３１は、ＰＶＤに使用される温度と過程を経ることのできる材料から製造されるべきである。いくつかの実施の形態において、収集トレイ１３０、１３１は、金属、ガラス、またはセラミックから製造することができる。いくつかの実施の形態において、収集トレイ１３０、１３１は金属から作られる。その金属は、アルミニウム、ステンレス鋼などの鋼鉄、チタン、もしくはこれらの材料からなる合金または混合物を含んでよい。
【００３８】
図１に戻り、図３Ａを参照すると、収集トレイ１３０は、角度シータθで上部セクション１１０から外側に延在する。いくつかの実施の形態において、θは、２０°から１６０°、３０°から１５０°、４０°から１４０°、５０°から１３０°、６０°から１２０°、７０°から１１０°、８０°から１００°、６０°から９０°、または５０°から９０°である。角度θは、堆積されている材料への収集トレイ１３０、１３１の直接暴露を最小にし、収集トレイの露出面に対する基板１７０の可視性を最小にし、上からの粒子の捕獲を最大にするように選択される。収集トレイ１３０、１３１（収集トレイ１３１は、随意的であるために、点線で示されている）は、一定のまたは可変のいくつの形状を有しても差し支えない。図３Ａは、収集トレイ１３０、１３１が、上部セクション１１０から離れて直線に延在する場合（例Ｉ）、樋を作るように上部セクション１１０からある距離だけ離れて曲がる場合（例ＩＩ）、および樋状領域を作るように湾曲様式で曲がる場合（例ＩＩＩ）の３つの例を示している。これらの場合のいずれにおいても、θは、収集トレイ１３０、１３１と、その収集トレイ１３０、１３１に隣接する上部セクション１１０との間の初期角度によって決定される。例えば、図３Ａの例ＩＩＩなどの、収集トレイに曲線的または段階的な変化がある場合、θは、その収集トレイと上部セクション１１０との間の接点で、曲線３１０の接線をとることによって決定されるであろう。収集トレイの最終角度Ψは、収集トレイの最終角度（または最終角度に対する接線３３０）を収集トレイの接点での上部セクションの表面の角度と比べることにより分かる。いくつかの実施の形態において、θとΨとの間の差は、収集トレイ１３０により設けられる樋、通路または溝を記載するための機構を与える。いくつかの実施の形態において、θとΨとの間の差は、０°超から１６０°、０°超から１５０°、０°超から１４０°、０°超から１３０°、０°超から１２０°、０°超から１００°、０°超から９０°、０°超から８０°、０°超から７０°、０°超から６０°、０°超から５０°、０°超から４０°、０°超から３０°、０°超から２０°、２０°から１４０°、４０°から１２０°、５０°から１００°、６０°から１５０°、６０°から１４０°、６０°から１２０°、８０°から１５０°、８０°から１４０°、または８０°から１２０°である。
【００３９】
いくつかの実施の形態において、フレーム２００および基板１７０は、直接接触せず、中間支持体３２０により隔てられている（図３Ａおよび３Ｂにおいてフレームの上部セクション１１０に関して示されているが、フレーム２００の全てのセクションに適用できる）。中間支持体３２０は、高分子、例えば、テフロン（登録商標）、マイカ、金属、例えば、金属バネ、黒鉛などの炭素などから作られることがある。中間支持体３２０の所望の性質は、これらの材料が、フレームによる基板の摩擦損傷または点接触を防ぎ、熱膨張の差および振動を考慮することによって、応力を低下させつつ、比較的固定された位置に基板を保持し、加工温度および真空条件に適合することである。
【００４０】
重要なことに、収集トレイ１３０、１３１は、それでも、堆積中に被覆される。コーティングが時間とともに蓄積するにつれて、これは、それでも、粒子汚染の潜在的な源を提示するであろう。収集トレイ１３０、１３１が適切に配置され、収集トレイがある種の樋、通路、または溝（例えば、図１および図３Ａに示されるような）を形成するほど十分に鋭角であるほどθが鋭角であることを意味する場合、その膜は、形成された樋または溝内に蓄積するであろう。そのような状況下で、ガラスに面する、上部セクション１１０の底縁１６０などの下面は、堆積膜が比較的ないままであり、それゆえ、粒子源が少ないことを表す。さらに、蓄積した膜のために上面に生じるどの粒子も、下方に落下し得る前に、ガラス表面から離れる方向に外側に移動しなければならない。それに加え、図３Ａの例ＩＩおよびＩＩＩに示されるように、収集トレイ１３０は、その収集トレイ内の空間の体積を増加させるか、または収集トレイの前縁の角度を大きくし、よって、蓄積した粒子が逃げにくくすることによって、粒子保持を増加させるようにさらに改良してもよい。
【００４１】
図３Ｂは、粒子汚染を低下させることのできる、上部セクションの多数の随意的なおよび／または代わりの設計を提示している。図３Ｂの例ＩおよびＩＩＩにおいて、上部セクションは、基板の上縁の前面にあり、上縁を覆っている。あるいは、例ＩＩおよびＩＶに示されるように、上部セクションは、その上部セクションの大半が基板の背後にある、および／または上部セクションが基板をブラケットで囲む（例ＩＶは、随意的な中間支持体３２０を含む）設計を含むことがある。上部セクションは基板に対して平行であり得る、もしくはその一部または全てが、基板と異なる角度にあってもよい。これらの例に示されるように、上部セクションの少なくとも一部は角度ωにあり、ここで、ωは、垂直に対するものであり、正（前傾）または負（後傾）であって差し支えない。いくつかの実施の形態において、上部セクションの一部または全ては、例ＩＩＩおよびＩＶに示されるように、角度ωで後傾していて差し支えない。いくつかの実施の形態において、ωは、−３０°から３０°、−２０°から２０°、−１５°から１５°、−１０°から１０°、−５°から５°、０°から１０°、０°から５°、または−５°から０°である。上部セクションを後傾させることにより、どの蓄積した粒子も、上部セクション上に保持されるか、または収集トレイ中により落ちやすいかのいずれかである。例ＩＶは、ガラスの平面の背後にある上部セクションを有し、よって、この領域からの粒子は、その表面ではなく、ガラスの上部に、またはことによると背面に降り注ぐであろう。いくつかの実施の形態において、空中浮遊微粒子を減少させるために、追加の要素を加えてもよい。例えば、例ＩＩは、上部セクションから離れる粒子流を防ぐまたは最小にする流動バリア３３０を提供する。
【００４２】
ここで、フレームの底部セクション１４０に移る。この底部セクションは、粒子を蓄積させるための別の場所の可能性を与える。この底部セクションは基板１７０の下にあるので、そこに蓄積した粒子が基板の汚染問題を生じる可能性はずっと小さい。いくつかの実施の形態において、上縁１５０は、基板に対してほぼ直角である（図４Ａ）。しかしながら、いくつかの実施の形態において、底部セクション１４０の上縁１５０を改良することによって、粒子が基板の近くに蓄積する可能性を最小にすることが都合よい。いくつかの実施の形態において、図４Ｂに示されるように、上縁１５０は、垂直に近いか、またはそれに接触するどの粒子も流れるまたは離れ落ちるような角度にある。そのような実施の形態において、上縁１５０は、垂直に対して、−９０°から３０°、−９０°から２０°、−９０°から３０°、−９０°から１０°、−８０°から３０°、−８０°から１０°、−７０°から３０°、−７０°から１０°、−６０°から３０°、−６０°から１０°、−４５°から４５°、−３０°から３０°、−２５°から２５°、−２０°から２０°、−１５°から１５°、−１０°から１０°、または−５°から５°の角度ηを有する。あるいは、図４Ｃに示されるように、上縁１５０は、基板近くの粒子の蓄積を最小にする多数の角度または形状の組合せを有してもよく、または図４Ｄに示されるように、上縁は丸縁を含んでもよい。
【００４３】
図２および５は、２００フレームの側部セクション２１０を示す。これらのセクションは、内縁２３０を有することがある。側部セクション２１０は、一般に、２００フレームの残りと同じ材料から製造されており、直接的または間接的に、例えば、中間支持体３２０を通じて、基板と接触することができる。
【００４４】
図５は、クランプ機構５１０の例も与える。クランプ機構５１０は、基板がＰＶＤ被覆を経ている間に、そしてある場合には、基板が様々な加工工程を通って動かされている間に、基板を適所に保持する。そのクランプ機構は、ここに記載された加工工程を経ている間に、大型の比較的可撓性のガラスを適切な位置に保持するのに十分に強力であり、十分に安定であるどの保持器設計のものであっても差し支えない。いくつかの実施の形態において、クランプ機構は、ブラケット、クリップ、接着剤、クランプ、溝などの１つ以上を含む。そのクランプ機構は、基板表面への損傷を防ぐために、基板と接触する高分子またはゴムまたは他の傷をつけない接点を有し得る。
【００４５】
担体設計に加え、別々にまたは組合せで使用できる、粒子を減少させるための非幾何学手法がある。詳しくは、金属表面への堆積膜の付着は、剥離または粒子生成を減少させるまたは遅らせるために向上させられる。付着を改良する方法の１つは、サンドブラスト技法または機械的摩耗などにより、担体および／またはフレームの表面の粗さを制御することによるものである。いくつかの実施の形態において、表面を、５００ｎｍから１００μｍ、１μｍから１００μｍ、５００ｎｍから５０μｍ、１μｍから７５μｍ、１μｍから５０μｍ、１μｍから２５μｍ、１μｍから１０μｍ、５００ｎｍから１０μｍ、５００ｎｍから５μｍ、または１μｍから５μｍの値に粗面化することが都合よい。
【００４６】
付着は、中間コーティングを使用することによっても、改良することができる。コーティングは、例えば、銅、クロム、チタン、ニッケル、もしくはその組合せまたは酸化物から作られることがある。コーティングは、電解コーティングまたはツインワイヤ・アーク溶射などの公知の手段によって施すことができ、定期保守中に担体上に堆積させられるであろう。
【００４７】
ここに記載された実施の形態は、正方形または長方形の形状を有する基板に関しているが、記載された装置および過程は、どのような代わりの形状を持つどのような基板にも等しく適用できる。例えば、ここに記載された過程および方法は、円形、三角形、または他の幾何学形状の基板にも等しく適用できるであろう。そのような実施の形態は、担体１００、フレーム２００、またはそのフレームのセクションに変更を必要とするであろうが、他の点では、一般に、実質的な改良は必要ないはずである。
【００４８】
ここに記載された用途に使用できる基板は、ＰＶＤ過程に耐えるどの基板も含む。主に、これは、ガラス基板およびガラスセラミック基板を含むが、いくつかの金属および高温高分子も含んでよい。
【００４９】
ここに記載された担体１００は、レムナント粒子による汚染がほとんどまたは全くなく、基板を被覆する必要のある多くの過程に使用できる。その担体は、ＰＶＤに特に有用であるが、化学的気相成長法、スパッタリング堆積、電子線蒸着、パルスレーザ堆積、分子線エピタキシー、またはイオンビーム堆積などの被覆過程に使用しても差し支えない。これらの過程にその担体を使用することは、担体内に配置され、適切に取り付けられ、次いで、薄膜被覆装置内に入れられ、被覆に施される基板について、比較的分かりやすい。被覆過程に応じて、基板上に蓄積する微粒子汚染の量を最小にするために、基板の傾斜角を最適化する必要があるであろう。
【００５０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５１】
実施形態１
物品において、
少なくとも前面、背面、上縁、底縁、および２つの側縁を有する基板をほぼ垂直配置に保持するための担体であって、該担体は、
ａ．前記基板より寸法の大きいフレームであって、該フレームは、
ｉ．少なくとも１つの縁を有し、前記基板の上縁、前面または背面の少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように位置付けられた上部セクションであって、
Ａ．該上部セクションは１つ以上の収集トレイを含み、該１つ以上の収集トレイは、該上部セクションに対して約２０°から約１６０°の角度θで該上部セクションから突出する、長さ、幅、および厚さを有するフィン付き物体を含み、該フィン付き物体の長さは、該上部セクションの長さの少なくとも一部に亘り、該上部セクションの前記少なくとも１つの縁にほぼ平行である、上部セクションと；
ｉｉ．前記上部セクションとほぼ平行な底部セクションであって、前記基板の底縁、前面または背面の少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように配置された底部セクションと；
ｉｉｉ．互いに対してほぼ平行であり、前記上部および底部セクションに対してほぼ垂直である２つの側部セクションであって、各々が、前記基板の側縁、前面または背面の内の１つの少なくとも一部と接触する、もしくはそれを間接的または直接的に支持するように配置された２つの側部セクションと；
を含むフレーム；および
ｂ．ガラスを前記フレームの上部、底部、または側部セクションの少なくとも１つに固定するための１つ以上のクランプ機構；
を備え、
前記担体は、基板が該担体内にあるときに、該基板が０°超から約１０°の角度φで前傾して保持されるように設計されている、物品。
【００５２】
実施形態２
前記基板が約１°超から約５°の角度φで前傾して保持される、実施形態１に記載の物品。
【００５３】
実施形態３
前記フィン付き物体が、前記上部セクションに対して約４０°から約１７０°の角度θで該上部セクションから突出する、実施形態１または２に記載の物品。
【００５４】
実施形態４
前記上部セクションに対する前記フィン付き物体の角度が、初期角度θから最終角度Ψまで変化する、実施形態１から３いずれか１つに記載の物品。
【００５５】
実施形態５
前記角度の変化が、湾曲または曲げによるものであり、θとΨの間の差が６０°超である、実施形態４に記載の物品。
【００５６】
実施形態６
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の正面にあり、−１０°から１０°の傾斜ωを有する、実施形態１から５いずれか１つに記載の物品。
【００５７】
実施形態７
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の背後にあり、−１０°から１０°の前傾ωを有する、実施形態１から６いずれか１つに記載の物品。
【００５８】
実施形態８
前記フレームが１つ以上の電解コーティング層をさらに含む、実施形態１から７いずれか１つに記載の物品。
【００５９】
実施形態９
前記電解コーティング層が、銅、クロム、チタン、ニッケル、もしくはその組合せまたは酸化物から作られている、実施形態８に記載の物品。
【００６０】
実施形態１０
前記担体の少なくとも一部が、１μｍから１００μｍの平均表面粗さＲａを有する、実施形態１から９いずれか１つに記載の物品。
【００６１】
実施形態１１
基板を被覆する方法において、
ａ．実施形態１から１０いずれか１つに記載の物品内に基板を配置する工程、および
ｂ．前記基板に薄膜被覆過程を行う工程、
を有してなる方法。
【００６２】
実施形態１２
前記薄膜被覆過程が、化学的気相成長法、スパッタリング堆積、電子線蒸着、パルスレーザ堆積、分子線エピタキシー、またはイオンビーム堆積を含む、実施形態１１に記載の方法。
【００６３】
実施形態１３
前記基板が約１°超から約５°の角度φで前傾して保持される、実施形態１１または１２に記載の方法。
【００６４】
実施形態１４
前記フィン付き物体が、前記上部セクションに対して約４０°から約１４０°の角度θで該上部セクションから突出する、実施形態１１から１３いずれか１つに記載の方法。
【００６５】
実施形態１５
前記上部セクションに対する前記フィン付き物体の角度が、初期角度θから最終角度Ψまで変化する、実施形態１１から１４いずれか１つに記載の方法。
【００６６】
実施形態１６
前記角度の変化が、湾曲または曲げによるものであり、θとΨの間の差が６０°超である、実施形態１５に記載の方法。
【００６７】
実施形態１７
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の正面にあり、−１０°から１０°の傾斜ωを有する、実施形態１１から１６いずれか１つに記載の方法。
【００６８】
実施形態１８
前記フレームの上部セクションが、前記基板の前面の背後にあり、−１０°から１０°の前傾ωを有する、実施形態１１から１７いずれか１つに記載の方法。
【００６９】
実施形態１９
前記フレームが１つ以上の電解コーティング層をさらに含む、実施形態１１から１８いずれか１つに記載の方法。
【００７０】
実施形態２０
前記電解コーティング層が、銅、クロム、チタン、ニッケル、もしくはその組合せまたは酸化物から作られている、実施形態１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００７１】
１００    担体
１２０    上部セクション
１３０、１３１    収集トレイ
１４０    底部セクション
１５０、１６０、２３０    内縁
１６０    下縁
１７０    基板
２００    フレーム
２１０    側部セクション
３２０    中間支持体
５１０    クランプ機構
【図１】
2019534387.tif 000008
【図２】
2019534387.tif 000009
【図３Ａ】
2019534387.tif 000010
【図３Ｂ】
2019534387.tif 000011
【図４Ａ−４Ｃ】
2019534387.tif 000012
【図４Ｄ】
2019534387.tif 000013
【図５】
2019534387.tif 000014
【国際調査報告】
2019534387.tif 000015
2019534387.tif 000016