(57)【要約】  本発明は、プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に反射低減層を生成するための装置（１）に関する。前記装置は、プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に下地層（２２）を被膜するための第１のスパッタ装置（３）と、前記被膜された基板表面（２１）のプラズマエッチング処理を行うためのプラズマ源（４）と、前記基板表面（２１）上に保護層（２４）を被膜するための第２のスパッタ装置（５）とを有する。これらの処理装置（３，４，５）は、プロセスガスを導入するためのインレット（８）を有する１つの真空チャンバ（２）内に一緒に設置されている。真空チャンバ（２）の内部空間において各処理装置（３，４，５）間において基板（２０）を移動させるために、有利には回転台（１１）である搬送装置（１０）が設けられている。本発明はさらに、プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に反射低減層を形成するための製造方法にも関する。
2014530297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に反射低減層を形成するための装置（１）であって、
・前記プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に下地層（２２）を被膜するための第１のスパッタ装置（３）と、
・前記被膜された基板表面（２１）のプラズマエッチング処理を行うためのプラズマ源（４）と、
・少なくとも１つのプラズマガスを導入するための少なくとも１つのインレット（８）と
を有し、
有利には、前記基板表面（２１）上に保護層（２４）を被膜するための第２のスパッタ装置（５）を更に有する、装置（１）において、
・前記装置（１）は真空チャンバ（２）を有し、当該真空チャンバ（２）内に前記処理装置（３，４，５）が設置されており、
・前記装置（１）は前記真空チャンバ（２）の内部空間に、各処理装置（３，４，５）間にて前記基板（２０）を移動させるための搬送装置（１０）を有する
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
前記搬送装置（１０）は回転台（１１）またはドラムである、
請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記プラズマ源（４）は、プラズマ空間と、励起電極と、Ｎ磁極およびＳ磁極を含む磁石装置とを有し、
前記両磁極はそれぞれ、プラズマとは反対側において、前記励起電極より後方に配置され、前記プラズマ空間の内部に向けられていることにより、当該プラズマ空間の内部に突出している湾曲した磁界が生成され、かつ、荷電粒子を保持できるトンネル状の領域が生成され、当該トンネル状の領域に沿って荷電粒子が伝搬できるように構成されている、
請求項１または２記載の装置（１）。
【請求項４】
前記励起電極は、マッチング回路を介して高周波発生器に接続可能であるかまたは接続された励起面を有し、
前記励起面と抽出電極との間に、プラズマが励起されるプラズマ空間が存在し、
前記抽出電極においてほぼ全ての高周波電圧が降下するように、前記抽出電極および前記励起面の面の大きさが調整されており、
少なくとも１つのＮ磁極と１つのＳ磁極とを有する平坦なマグネトロンとしての磁界装置が設けられており、
前記Ｎ磁極およびＳ磁極はそれぞれ、前記プラズマ空間とは反対側において前記励起電極より後方に設置されており、当該プラズマ空間の内部に向けられている、
請求項３記載の装置（１）。
【請求項５】
前記励起電極は、１５℃〜４５℃の温度で動作するように構成されている、
請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
前記装置（１）は、前記プラスチック基板（２０）の表面（２１）の透過率および／または反射率をインシチュ方式で測定するための測定装置（８）を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項７】
プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に反射低減層を形成する製造方法であって、
・第１のスパッタ装置（３）において、前記基板（２０）の表面（２１）上に誘電体の下地層（２２）を被膜するステップと、
・プラズマ源（４）を用いてプラズマエッチングにより、前記被膜された表面（２１）を改質するステップと、
・第２のスパッタ装置（５）において、パターン形成された前記表面（２１）上に保護層（２４）を被膜するステップと
を有する製造方法において、
・搬送装置（１０）を用いて、同一の真空チャンバ（２）内に設置された前記処理装置（３，４，５）間において前記プラスチック基板（２０）を移動させる
ことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
プラズマアシスト反応性スパッタ手法を用いて、前記下地層（２２）および／または前記保護層（２４）の被膜を行う、
請求項５記載の製造方法。
【請求項９】
前記下地層（２２）は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂおよび／またはＨｆの元素の酸化物、窒化物またはフッ化物から成り、
前記下地層（２２）の厚さは１ｎｍ〜５ｎｍである、
請求項５または６記載の製造方法。
【請求項１０】
前記被膜された表面（２１）の改質を反応性プラズマエッチングにより、とりわけ、酸素を含有する雰囲気中にて行う、
請求項５から７までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１１】
前記保護層（２４）の被膜も、プラズマアシスト反応性スパッタ手法により行う、
請求項５から８までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１２】
前記保護層（２４）は、Ｓｉおよび／またはＡｌの元素の酸化物、窒化物またはフッ化物から成り、
前記保護層（２４）の厚さは５ｎｍ〜５０ｎｍである、
請求項５から９までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層（２４）の他にさらに、疎水性の別の層（２５）を被膜する、
請求項５から１０までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１４】
前記疎水性の別の層（２５）の層厚は１ｎｍ〜２０ｎｍの間である、
請求項１１記載の製造方法。
【請求項１５】
前記ステップを、１００℃未満の基板温度で、有利には７０℃未満の基板温度で実施する、
請求項５から１２までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１６】
前記励起電極を、１５℃〜４５℃の温度で動作させる、
請求項１５記載の製造方法。
【請求項１７】
前記プラズマ源の格子と前記基板表面との間の距離を５０〜１００ｍｍとして、前記製造方法を実施する、
請求項１５または１６記載の製造方法。
【請求項１８】
プラズマ出力は２００Ｗ〜４００Ｗの間である、
請求項７から１７までのいずれか１項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック基板の表面上に反射低減層を生成する方法に関し、さらに本発明は、前記方法を実施するための装置にも関する。
【０００２】
透明プラスチック製の光学部品を製造する際にはしばしば、この光学部品を反射防止加工することにより、光学部品の光学的特性を改善するのが望ましい場合が多い。この反射防止加工は、基板の表面に反射防止コーティングを、特に多層積層体の形態で設けることにより実現することができる。これに代えて択一的に、表面にマイクロパターンまたはナノパターンを形成することもできる。このようなパターン形成の利点は、広帯域の反射抑制を、良好な再現可能性で実現できることである。
【０００３】
ＤＥ１０２４１７０８Ｂ４に、プラズマエッチング法を用いてプラスチック基板の表面にナノパターンを形成してプラスチック基板の反射を低減する方法が記載されている。このナノパターンは、プラズマイオン源により生成された高エネルギーイオンを基板表面に打ち込むことにより形成される。しかし、このようなエッチング法では、処理時間が比較的長くなってしまう。その上、基板材料が異なると処理時間は大きく変わってしまい、このことは、複数の異なる材料の加工を同一工程で行うのを困難にする要因となる。
【０００４】
このような問題を解決するため、本発明の上位概念であるＤＥ１０２００６０５６５７８Ａ１では、プラズマエッチング工程を行う前に薄層を、特に酸化物薄層をプラスチック基板上に設けることが提案されている。この酸化物層を用いると、次のプラズマエッチング工程の処理時間が短縮され、その上、複数の異なる材料に必要な各処理時間の偏差が実質的にほとんど無くなるという効果も奏される。この酸化物薄層は、有利には反応性スパッタリングにより生成される。酸化物薄層を設けた後に、プラズマエッチングによって基板表面にナノパターンを生成する。このナノパターンは典型的には、プラスチック基板内部の５０ｎｍ〜２００ｎｍの深さに達する。その後、ナノパターンを外部影響から、とりわけ機械的損傷から保護する透明保護層を設けることができる。
【０００５】
さらにＤＥ１０２００５０４９２８０Ａ１にも、プラスチック基板の表面にナノパターンを生成する方法が開示されている。ここではまず最初に、均質形状の支持層をプラスチック基板の表面上に設け、その次に島状の層を設ける。この島状の層は、前記支持層のパターニングを行う次のエッチング工程においてマスク層として機能する。このエッチング工程はたとえば、反応性イオンエッチングを用いて行うことができる。このようにしてパターニングされた支持層は、前記基板の表面上に所望のナノパターンを生成する後続のエッチング工程においてエッチングマスクとして機能する。
【０００６】
さらに、ＤＥ２００７０５９８８６Ａ１から公知となっている、光学部品の表面のナノパターン形成方法では、まず最初に光学部品表面に液状のレジスト層を設け、ＵＶ光の照射または焼結により一部硬化させる。次に、プラズマエッチング法によってレジスト層の表面にナノパターンを生成する。その後、ナノパターン形成された前記レジスト層にＵＶ光をさらに照射するか、または当該レジスト層をさらに焼結することにより、完全に硬化させる。
【０００７】
上述の複数の刊行物が開示している、光学部品の反射低減コーティングの製造手法はそれぞれ異なっているが、光学部品の反射低減コーティングを量産するのに適した装置については何ら開示が無い。従来は、反射低減コーティングを実施するためには、バッチ方式で動作する設備が使用されてきたので、各処理工程間において設備の換気を行わなければならない。各処理工程を終えるたびに設備の換気をこのように常時行うと、このような換気に伴って生じる、残留ガス組成の変動により、基板に施される表面処理の再現性が損なわれてしまう。その上、装着時間およびポンピング時間が長くなるので、設備のスループットも制限されてしまう。１バッチの全ての基板上に薄層を均質に成膜することが困難となり、これにより、１バッチにおける再現性が損なわれてしまう。
【０００８】
したがって本発明の基礎となる課題は、プラスチック表面の有効な反射防止加工を実現するように、プラスチック基板の表面をプラズマ処理により改質できる方法および装置を実現することである。また、良好な再現性を保証でき、簡単かつ低コストで実現可能であり、かつ、高スループットと完全自動化されたプロセスフローとを実現できる装置を課題とする。
【０００９】
前記課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。従属請求項に本発明の有利な実施形態が記載されている。
【００１０】
プラスチック基板の表面処理を行うための本発明の装置は真空チャンバを有し、この真空チャンバ内には、前記表面処理に必要とされる複数の処理ステーションが一緒に収容されている。プラスチック基板はＰＭＭＡまたはポリカーボネートから成るか、もしくは、たとえばレンズ等の光学用途に適したプラスチックから成ることができる。プラスチック基板は、当該プラスチック基板を各処理ステーション間で移動させるための搬送装置上に設置される。
【００１１】
第１の処理ステーションは、第１のスパッタ装置を用いて基板上に下地層を被膜するスパッタステーションである。第２の処理ステーションはプラズマ源を有し、前記被膜された基板表面のプラズマエッチング処理を行うために構成されている。有利には更に別のスパッタステーションにおいて、第２のスパッタ装置を用いて、前記処理された基板表面上に保護層が設けられる。前記装置はさらに、各処理ステーション内へプラズマガスを制御しながら流入させるための供給部と、真空下で基板を搬出入するためのロックゲートとを有する。
【００１２】
バッチ方式で動作する従来の成膜装置と異なる点として、本発明の装置はプラスチック基板の表面処理を、高品質、高効率かつ低コストで実現することができる。真空チャンバ内部における残留ガスレベルは低くなり、残留ガス組成は一定となり、このことによりプロセス制御の再現性が高くなる。その上、本発明の装置により、完全自動のプロセスフローを実現することもできる（たとえば、複数の小型のプラスチックレンズの反射防止加工のためのプロセスフロー）。
【００１３】
プラズマ源として有利には、ＤＥ１０２００９０１８９１２Ａ１に記載されたプラズマ源を用いる。このプラズマ源は、プラズマ空間と、励起電極と、Ｎ磁極およびＳ磁極とを有し、両磁極はそれぞれ、プラズマとは反対側において前記励起電極より後方に配置され、前記プラズマ空間内部の方を向いている。このような構成により、プラズマ空間内に突出する湾曲した磁界が生成され、さらに、荷電粒子を保持することができるトンネル状の領域が形成され、このトンネル状領域に沿って荷電粒子が伝搬することができる。このようなプラズマ源は、熱放射が特に低いことを特徴とする。このことは、プラスチック基板のプラズマ処理に非常に重要である。このことにより、下地層および保護層の反応性プラズマアシスト被膜を行う場合にも、また、反応性プラズマエッチング工程を実施するときにも、基板の温度は１００℃を大きく下回ることができ、たとえば基板温度を８０℃未満に、特に６０℃未満にすることができる。
【００１４】
さらに、少なくともＤＥ１０２００９０１８９１２Ａ１に記載のプラズマ源を使用し、かつ、基板温度が少なくとも８０℃未満である場合、 有利には６０℃未満であるかないしは５０℃〜８０℃の範囲内である場合、特にプラズマ出力が２００Ｗ〜４００Ｗである場合に、基板に過度に高いエネルギーが流入することなく、プラズマ源の格子から基板表面までの距離を５０〜１００ｍｍとして前記方法を実施することができる。その際に特に有利なのは、抽出電極の面積に対するプラズマ源の出力密度を０．５〜１．５Ｗ／ｃｍ２とすることである。
【００１５】
前記搬送装置は、各処理ステーション間においてプラスチック基板を連続的に繰り返し輸送するように構成されている。前記搬送装置として有利には、最大２４０ｒｐｍの高い回転速度を実現できる回転台を使用する。このような高い搬送速度により、‐薄い層の被膜時にも‐１バッチのすべてのプラスチック基板上において均質な層厚を確実に実現することができ、このことにより、各バッチ内における再現性を確実に高くすることができる。本出願人のＷＯ２００４／０５０９４４に、 搬送装置‐スパッタ装置‐プラズマ源‐スパッタ装置という構成の有利な実施形態が記載されている。
【００１６】
前記装置はさらに、スパッタ装置‐プラズマ源‐スパッタ装置‐オプション追加されるトップコート源といった処理ステーションを、前記搬送装置に沿って配置したインライン構成とすることもできる。
【００１７】
大型のプラスチック基板を処理するためには、前記搬送装置としてドラム方式を用いることができる。このドラム方式では、前記基板は回転可能なドラムの外壁上に配置され、処理装置ないしはソースはこのドラムの外壁に対向するように設置される。
【００１８】
好適には、前記基板の透過率および／または反射率をインシチュ測定するための測定装置が設けられている。この測定装置は、全処理プロセスの実施中に基板を監視し、少なくとも、作動中のプラズマエッチング処理を自動スイッチオフするために構成されている。
【００１９】
本発明の、プラスチック基板の表面の反射防止加工方法は、多段階プロセスである。まず、スパッタ手法を用いて、基板上に薄い誘電体の下地層を成膜する。次に、上述のようにしてスパッタ被膜が施されたプラスチック表面を、反応性プラズマエッチングにより処理し、反射防止機能を有するパターンをプラスチック表面に形成する。その後、このパターニングされたプラスチック表面に、当該改質されたプラスチック表面を機械的に安定化させ、かつ、上記２つのプロセス工程を最大限にするための保護層を設ける。
【００２０】
前記下地層の被膜は、プラズマアシスト反応性スパッタ手法により行われる。この下地層は有利には、元素Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂおよび／またはＨｆの酸化物、フッ化物または窒化物を含む。下地層の厚さは有利には１〜５ｎｍであり、特に有利には１〜３ｎｍである。前記プラズマエッチングは有利には、酸素を含有する雰囲気中で行われる。
【００２１】
前記保護層も有利には、‐前記下地層と同様に‐プラズマアシスト反応性スパッタ手法により被膜される。保護層の材料としては特に、元素Ｓｉおよび／またはＡｌの酸化物が好適であることが判明している。保護層の厚さは有利には５〜５０ｎｍであり、特に有利には１０〜３０ｎｍである。
【００２２】
プラスチック表面に所定の表面応力を与えるため、かつ、特に超疎水性の特性を実現するため、前記保護層の他にさらに別の層（いわゆるトップコート）を被膜することもできる。この疎水性層は、汚れおよび／または水分をはじく効果を有する。疎水性層は、有利にはプラズマ重合処理により被膜される。前記トップコートの層厚は典型的には１〜２０ｎｍであり、有利には３〜１０ｎｍである。
【００２３】
プラスチック基板のダメージを抑えるために有利なのは、前記製造工程を１００℃未満の低い基板温度で、有利には７０℃未満の基板温度で、特に有利には６０℃で実施することである。
【００２４】
以下、図面に示された実施例を参酌して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のプラスチック基板表面処理装置の概略図である。
【図１ａ】図１の装置にて用いられるプラズマ源の概略図である。
【図２】プラズマ処理前に被膜される下地層の層厚に依存する、ＰＭＭＡ ８Ｈから成る基板の透過率およびプラズマエッチング時間の変化を示すグラフである。
【図３】プラズマ出力に依存する、ＰＭＭＡ ８Ｈから成る基板の透過率およびプラズマエッチング時間の変化を示すグラフである。
【図４】イオンエネルギーに依存する、ＰＭＭＡ ８Ｈから成る基板の透過率およびプラズマエッチング時間の変化を示すグラフである。
【図５】複数の試料にそれぞれ異なるプラズマ出力でプラズマエッチング処理を施した場合の、波長に依存する、ＰＭＭＡ ８Ｈから成る基板の透過率を示すグラフである。
【図６】図５の試料の、波長に依存する反射率を示すグラフである。
【図７】図５の試料の、波長に依存した透過率と反射率との和を示すグラフである。
【００２６】
図面中、同等の構成要素には同一の符号を付している。図面には概略的な実施例を示しており、本発明の特定のパラメータを表すものではない。また、図面は本発明の有利な実施形態を説明するためだけのものであり、本発明の保護範囲を限定するものと解すべきではない。
【００２７】
図１は、基板２０の表面２１上に反射低減層を形成するための装置１の概略図である。図１には複数の基板ウェハ２０を示している。これらの基板ウェハ２０は回転台１１上に円形に配置されているが、概観しやすくするため、これらの基板ウェハ２０のうちいずれか複数のみに符号を付している。基板ウェハ２０はプラスチックから成り、たとえばＰＭＭＡから成る。
【００２８】
装置１は真空チャンバ２を有し、この真空チャンバ２の内部空間に複数の処理ステーションＡ，Ｂ，Ｃが設置されている。処理ステーションＡには第１のスパッタ装置３が設けられており、このスパッタ装置３内では、プラズマアシスト反応性スパッタ法を用いて、基板表面２１上に下地層２２を成膜する。このスパッタ装置３は有利には、相互に隣り合って配置された２つのニオブターゲットを有する２つの相互に隣接したマグネトロン装置を備えたマグネトロン源システムである。これらのターゲットに対し、前記スパッタ装置を基板２０から分離するためのシャッタが設けられている。
【００２９】
第２の処理ステーションＢは、成膜された基板表面２１にナノパターン２３を設けるためのプラズマエッチング処理を当該基板表面２１に施すためのプラズマ源４を有する。プラズマ源４は、抽出電極と、励起面を有する高周波励起電極とを有するプラズマ容器を含み、この励起面はマッチング回路を介して高周波発生器に接続されている。前記励起電極は蓄冷器に熱結合することができ、室温で動作する。励起電極はたとえばアルミニウム電極とすることができ、このアルミニウム電極は、水冷される銅板にボンディングされている。
【００３０】
前記励起面と抽出電極との間にプラズマ空間が存在し、このプラズマ空間内でプラズマを励起することができる。ここで抽出電極および励起面の各面積は、高周波電圧のほぼすべての電圧降下が当該抽出電極において生じるように調整されている。さらに、磁界を生成するための磁石装置が設けられており、この磁石装置はＮ磁極とＳ磁極とを有し、これらの各磁極はそれぞれ、前記プラズマ空間とは反対側に、前記励起電極の後方に設置され、プラズマ空間の内部の方を向いている。このようにして、プラズマ空間内部に突出した、曲面の磁界が形成される。Ｎ極とＳ極との間にはトンネル状の領域が形成されており、このトンネル状の領域において荷電した粒子が保持され、このトンネル状領域に沿って荷電粒子が伝搬することができる。イオン密度およびイオンエネルギーはプラズマ源の磁界強度を介して調整される。このようなプラズマ源４は、たとえば独国特許出願公開 DE 10 2009 018 912 A1 に記載されており、この刊行物の開示内容はすべて、引用により本発明の開示内容に含まれるものとする。
【００３１】
プラズマ源４に対してもシャッタが設けられており、これにより、プラズマ源４が基板２０に及ぼす作用を所期のようにオンオフ切替することができる。第３の処理ステーションＣでは第２のスパッタ装置５により、処理された基板表面２１に保護層２４が設けられる。第２のスパッタ装置５は、有利には第１のスパッタ装置３と同一のものであり、第２のスパッタ装置５もシャッタを備えている。処理ステーションＤにおいて、被膜が汚染や水分から影響を受けにくくなるようにするため、別の保護層として疎水性トップコート２５を更に設けることができる。
【００３２】
処理ステーションＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは有利には遮蔽部７により相互に遮蔽され、この遮蔽部７に入れられたスリットを通じてのみ相互に接続されている。このようにして、処理ステーションＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの真空隔離を実現することができる。
【００３３】
真空チャンバ２の排気を行うために、少なくとも１つの真空ポンプ９が設けられている。真空チャンバ２はさらに、プロセスガスを所期のように導入するための少なくとも１つの管継手８を有し、有利には、各処理ステーションＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて必要な各プロセスガスを選択的に導入するため、各処理ステーションＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ専用の管継手８を有する。このような構成により、プロセスガスの各分圧を実質的に相互に独立して調整することができる。有利には、たとえばアルゴン等の保護ガスと反応性ガスとの混合物を使用する。前記反応性ガスは、有利には酸素である。
【００３４】
図１に示しているように、本発明の装置１により、複数の基板２０を同時に表面処理することができる。基板２０は搬送装置１０上に配置されている。この実施例では搬送装置１０は、駆動される回転台１１の構成を有する。この回転台１１により、基板２０は円形軌道上で順次、処理ステーションＡ，Ｂ，ＣおよびＤへ搬送されて通され（矢印１２）、とりわけ、これらの処理ステーションの作用領域に複数回通されるように移動させることにより、基板表面２１の被膜処理を特に均質に実現することができる。１つの処理ステーションから次の処理ステーションへの移送は真空チャンバ２内部にて行われ、その際には、真空チャンバ２の換気を行う必要はない。回転台１１の代わりに、ドラム装置を用いて基板２０の移送を行うこともできる。
【００３５】
処理された基板表面２１をインシチュ方式でモニタリングするために、特に、基板表面の透過率および／または反射率を測定するために、測定装置１３が設けられている。この測定装置１３により、基板２０に被膜された層の光学的特性を検査することができ、特に、基板２０上にて成長した層の層厚を監視するために前記測定装置１３を使用することができる。
【００３６】
前記装置１は反応性スパッタリングおよびプラズマエッチングにより、プラスチック基板２０の表面における反射性が広帯域で低減するように当該表面を改質することができる。
【００３７】
このような処理を実施するためには、処理対象の基板ウェハ２０を、（図１に示されていない）ロックゲートに通して真空チャンバ２内に導入し、回転台１１上に配置する。次に、真空チャンバ２を閉鎖して、処理ステーションＡ内にて不活性ガス（とりわけアルゴン）および反応性ガス（たとえば酸素）の各分圧を適切な分圧に調整する。スパッタ装置３は所定の動作点に調整され、プロセスを安定化させるためにシャッタを閉じる。搬送装置１０の回転台１１を目標速度まで加速させ、次に、基板２０の被膜を開始する。こうするためには、スパッタ装置３により基板表面２１上に薄い下地層２２が成膜できるようにシャッタを開ける。成膜時間を介して、ないしは回転台１１の回転数を介して、所望の層厚に制御することができる。
【００３８】
以下、プラズマ源の有利な実施形態について詳細に説明する。
【００３９】
図１ａに、真空チャンバ５１０内に組み付けられた本発明のＨＦプラズマ源５０１の断面を概略的に示しており、当該ＨＦプラズマ源５０１は、プラズマ容器５０２と抽出電極５０３とＨＦ電極装置５０４とを有する。ガス供給装置５１２を介して、アルゴンや酸素等のプロセスガスおよび反応性ガスをプラズマ容器５０２内に導入することができる。
【００４０】
プラズマ容器５０２は表側面と裏側面とを有し、両面間にプラズマ空間５０２ａが存在する。プラズマ容器５０２はさらに側壁５１６を有し、この側壁５１６は真空チャンバ５１０の内部５２０に突出しており、側壁５１６の端面に、プラズマ容器５０２の表側面を成す抽出電極５０３が取り付けられている。よって抽出電極５０３は、真空チャンバの内部５２０に対してプラズマ空間５０２ａを透過性になるように画定している。抽出電極５０２は、湾曲するように形成することもできる。
【００４１】
プラズマ容器５０２は、図１ａの図平面に対して垂直な平面で見たときに、方形ないしは丸形の形状を有することができる。励起電極５０６の底面は図１ａでは平坦になっているが、抽出電極に対して凸形または凹形にすることもできる。もちろん、プラズマ容器５０２を他の形状にすることも可能であり、この他の形状も本発明に含まれる。
【００４２】
プラズマ源はフランジ５１１を用いて、真空チャンバ壁５１０の開口部内にて固定されている。図１ａの実施例では、抽出格子５０３および内壁５１６は真空チャンバ壁５１０に電気的に接続されており、接地電位にされている。
【００４３】
プラズマ源５０１は、部分的にプラズマ容器５０２の外部にあるＨＦ電極装置５０４と、保持部材５０７ａにより保持されたプレート形部材５０５とを有する。このＨＦ電極装置５０４は、絶縁部材５１４を用いてプラズマ容器５０２から直流絶縁されて当該プラズマ容器５０２の側壁５１６に結合された電極ホルダ５０７を有し、前記保持部材５０７ａは、プラズマ容器５０２の内部に突出している。電極ホルダ５０７の断面の形状は槽状になっている。電極装置５０４の裏側面は保護カバー５１３により周辺から隔絶されており、ＨＦ電力は、高周波発生器に接続可能であるかまたは接続された高周波供給部５１３ａを介してＨＦ電極装置５０４へ供給可能であるか、または供給される。ＨＦマッチング回路も設けられているが、図面中には示されていない。
【００４４】
プレート状部材５０５の表側面は、真空チャンバの内側５２０の方に向けられている。プレート状部材５０５の表側面にはポット状の励起電極５０６が取り付けられており、この励起電極５０６は、真空チャンバの内側５２０の方に向けられた内側面５０６ａにおいて励起面を有し、外側面５０６ｄにおいて少なくとも部分的に、プレート状部材５０５の表側面とコンタクトしている。励起電極５０６は平坦な底面と、当該底面に取り付けられた側壁５０６ｃとを有し、この側壁５０６ｃは、プラズマ空間５０２内に突出している端部領域（端面）５０６ｂを有する。有利には、プレート状部材５０５と励起電極５０６との電気的および熱的コンタクトを保証するため、励起電極５０６と当該部材５０５とがボンディングされている。励起電極５０６はアルミニウムから構成することができ、部材５０５は、水冷される銅板として構成することができる。側壁５０６ｃは励起電極５０６の内壁により形成されている。
【００４５】
プラズマ容器の側壁５１６と励起電極の側壁５０６ｃとは相互に近接して配置されており、ギャップ５２１により相互に分離されている。このギャップ５２１は、プラズマ源の動作時に励起電極５０６と側壁５１６との間にプラズマが形成されないように寸法調整されている。したがって、プラズマ容器５０２の側壁５１６はギャップ５２１の領域において、励起電極５０６の遮蔽面５１６ａと共に暗空間遮蔽を実現する。
【００４６】
プラズマ容器５０２の側壁５１６は、真空チャンバの内側５２０の方向に突出して、その一部領域が側壁５０６ｃから超えて出ているので、プラズマ源５０１の動作時には、側壁５１６の、側壁５０６ｃの端部領域５０６ｂから超えて出ている領域がプラズマとコンタクトし、プラズマ電極面５１６ｂを有するプラズマ電極を成す。
【００４７】
プラズマ源５０１の動作中の、励起電極５０６と抽出電極との間の直流自己バイアスの大きさは、励起面５０６ａおよび５０６ｃと、抽出電極５０３の面およびプラズマ電極面５１６ｂのサイズとのサイズ比、すなわち、プラズマ容器５０２の側壁５１６のうちプラズマとコンタクトする部分のサイズとのサイズ比により決定される。
【００４８】
励起面５０６ａおよびプレート状部材５０５の裏側面には、磁石５０９ａ，５０９ｂ，５０９ｃとポールシュー５０９ｄとを有する磁石装置５０８が設置されている。磁石５０９ａ，５０９ｂ，５０９ｃはそれぞれＮ磁極とＳ磁極とを有し、これらの磁極は、極性が交互になるように配置され、プラズマ空間５０２ａの内側の方を向くように設置されているので、プラズマ空間の内部に突出する湾曲した磁界が形成される。このことはたとえば、DE 241 728 8 C2 や DE 243 183 2 B2 に記載されている。磁石５０９ａ，５０９ｂ，５０９ｃは永久磁石とするか、または、電流供給部に接続されているか若しくは接続可能である電磁石とすることができる。
【００４９】
ここで記載したプラズマ源は、０．５〜１．５Ｗ／ｃｍ２の低いプラズマ出力密度ですでに、０．５〜０．８ｍＡ／ｃｍ２の高い電流密度かつ３００〜４００ｅＶのイオンエネルギーを生成する。このようにして高効率のエッチングを実現することができ、かつ、熱的負荷を小さくすることができる。
【００５０】
前記被膜を行うためには、金属（たとえばＡｌ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ等）または合金（たとえばＴｉＮｂ等）または半導体（たとえばＳｉ）の反応性スパッタリングを酸素雰囲気中にて行うことにより、基板表面上に酸化物層２２を前記下地層として成膜させる。特に有利なのはＺｒＯ２であることが判明している。ＺｒＯ２下地層の厚さは、有利には１ｎｍ〜３ｎｍの間である。
【００５１】
下地層２２が所望の層厚に達すると、処理ステーションＢにおいてプラズマ源４を用いて基板表面２１にプラズマエッチング処理を施す。このプラズマ処理の前段階において、処理ステーションＢのインレット８を介して反応性ガスないしは混合ガスを適切な濃度で導入し、プラズマを点弧させる。プラズマ源４は有利には、１００Ｗ〜４００Ｗの電力で、かつ１０ｓｃｃｍ／ｍｉｎの一定の酸素流量で動作させる。所望のプロセスパラメータに達したら、処理ステーションＢのシャッタを開けてプラズマ処理を開始する。
【００５２】
表面が所望のように改質されると、処理ステーションＢのシャッタを閉鎖し、処理ステーションＣに設置された第２のスパッタ装置５を用いた反応性スパッタリングによって、基板に更に被膜処理を施す。この被膜処理では、基板表面に保護層２４を成膜する。前記保護層２４としては特に、約２０ｎｍの層厚のＳｉＯ２層を用いることができる。
【００５３】
各プロセス工程の結果は、前記測定装置８を用いて検査することができ、たとえば、基板ウェハ２０の透光率を測定することにより検査することができる。
【００５４】
上述の方法により成膜および表面処理された、ＰＭＭＡ ８Ｈから成る基板の具体的な測定結果を、図２〜７に示す。もちろん、他のプラスチック材料を、たとえばポリカーボネート等を用いることも可能である。
【００５５】
図２のグラフは、プラズマ源の出力が一定である場合の（２００Ｗ）、所望の表面構造パターンを生成するのに必要なプラズマエッチング時間（処理ステーションＢにおける処理時間）と、（処理ステーションＡにおいて成膜された）下地層の層厚との依存関係を示す。さらに、下地層の層厚に依存する透過率の変化も示す。ここでは、下地層の層厚が大きくなるとエッチング時間が長くなるのに対し、透光率はほぼ一定であることが明らかである。
【００５６】
図３は、プラズマ源の出力に対するプラズマエッチング時間の依存関係を示す。同グラフでは、プラズマ出力を上昇させることによりプラズマエッチング時間の短縮を実現できることが分かる。しかし、プラズマ出力が２００Ｗを超えるまで上昇すると、処理後の基板の透過率が低下してしまう。図４を見ると分かるように、イオンエネルギーが上昇することによってもプラズマエッチング時間が短縮されるが、このようなイオンエネルギーで処理された基板の透過率も低下することになる。
【００５７】
図５は、まず最初に下地被膜を施した後にプラズマエッチングを行った基板の、波長に対する透過率の依存特性を示すグラフである。同グラフ中、複数の異なる各曲線は、複数の異なるプラズマ出力を用いて行った各エッチング処理に対応する。この基板がプラズマ処理されない場合には、図中の波長領域全体において透過率は約９２％〜９３％になる（曲線１０１）。プラズマ処理を施した場合、‐プラズマ源の出力に応じて‐約９５％〜９６％前後の透過率を実現することができる（曲線１０２〜１０５）。さらにトップコート被膜を施すと、青色スペクトル領域では透過率が低下するが、より大きな波長のスペクトル領域の光に対する透過率は上昇する（曲線１０６）。
【００５８】
図６は、図５の試料の場合の、波長に対する反射率の依存特性を示すグラフである。曲線２０１は、プラズマ処理を施さなかった場合の試料の反射率であり、ここでは、観察対象の波長領域における反射率は約３％である。試料にプラズマ処理を施すと、観察対象の波長領域における反射率は１％〜２％にまで低下する（曲線２０２〜２０５）。追加的にトップコート被膜を施すと、青色スペクトル領域では反射率が上昇するが、より長い波長では、反射率は格段に低下する（曲線２０６）。
【００５９】
最後に図７は、図５の試料の、波長に依存した透過率と反射率との和を示すグラフである。ここでは曲線３０１は、プラズマ処理を施さなかった試料のものであり、曲線３０２〜３０５は、それぞれ異なるプラズマ出力でエッチングされた試料のものである。曲線３０６は、２００Ｗでプラズマ処理を施し、かつトップコート被膜を施した試料の測定結果である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年7月23日(2014.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
プラズマ容器５０２は表側面と裏側面とを有し、両面間にプラズマ空間５０２ａが存在する。プラズマ容器５０２はさらに側壁５１６を有し、この側壁５１６は真空チャンバ５１０の内部５２０に突出しており、側壁５１６の端面に、プラズマ容器５０２の表側面を成す抽出電極５０３が取り付けられている。よって抽出電極５０３は、真空チャンバの内部５２０に対してプラズマ空間５０２ａを透過性になるように画定している。抽出電極５０３は、湾曲するように形成することもできる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に反射低減層を形成するために構成された装置（１）であって、
・前記プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に下地層（２２）を被膜するための第１のスパッタ装置（３）と、
・前記被膜された基板表面（２１）のプラズマエッチング処理を行うために構成されたプラズマ源（４）と、
・少なくとも１つのプラズマガスを導入するための少なくとも１つのインレット（８）と、
前記基板表面（２１）上に保護層（２４）を被膜するための第２のスパッタ装置（５）を有する、装置（１）において、
・前記装置（１）は真空チャンバ（２）を有し、当該真空チャンバ（２）内に前記第１のスパッタ装置（３）と前記プラズマ源（４）と前記第２のスパッタ装置（５）とを含む処理装置（３，４，５）が設置されており、
・前記装置（１）は前記真空チャンバ（２）の内部空間に、各処理装置（３，４，５）間にて前記プラスチック基板（２０）を移動させるための搬送装置（１０）を有する
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
前記搬送装置（１０）は回転台（１１）またはドラムである、
請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記プラズマ源（４）は、プラズマ空間と、励起電極と、Ｎ磁極およびＳ磁極を含む磁石装置とを有し、
前記両磁極はそれぞれ、プラズマとは反対側において、前記励起電極より後方に配置され、前記プラズマ空間の内部に向けられていることにより、当該プラズマ空間の内部に突出している湾曲した磁界が生成され、かつ、荷電粒子を保持できるトンネル状の領域が生成され、当該トンネル状の領域に沿って荷電粒子が伝搬できるように構成されている、
請求項１または２記載の装置（１）。
【請求項４】
前記励起電極は、マッチング回路を介して高周波発生器に接続可能であるかまたは接続された励起面を有し、
前記励起面と抽出電極との間に、プラズマが励起されるプラズマ空間が存在し、
前記抽出電極において全ての高周波電圧が降下するように、前記抽出電極および前記励起面の面の大きさが調整されており、
少なくとも１つのＮ磁極と１つのＳ磁極とを有する平坦なマグネトロンとしての磁界装置が設けられており、
前記Ｎ磁極およびＳ磁極はそれぞれ、前記プラズマ空間とは反対側において前記励起電極より後方に設置されており、当該プラズマ空間の内部に向けられている、
請求項３記載の装置（１）。
【請求項５】
前記励起電極は、１５℃〜４５℃の温度で動作する、
請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
前記装置（１）は、前記プラスチック基板（２０）の表面（２１）の透過率および／または反射率をインシチュ方式で測定するための測定装置（８）を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項７】
前記プラズマ源（４）は、２００Ｗ〜４００Ｗの間のプラズマ出力で動作するように構成されているか、
または、
抽出電極の面積に対する前記プラズマ源の出力密度は、０．５〜１．５Ｗ／ｃｍ２である、
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項８】
プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に反射低減層を形成する製造方法であって、
・第１のスパッタ装置（３）において、前記プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に誘電体の下地層（２２）を被膜するステップと、
・プラズマ源（４）を用いてプラズマエッチングにより、前記被膜された表面（２１）を処理するステップと、
・第２のスパッタ装置（５）において、処理された前記表面（２１）上に保護層（２４）を被膜するステップと
を有する製造方法において、
・搬送装置（１０）を用いて、同一の真空チャンバ（２）内に設置された前記第１のスパッタ装置（３）と前記プラズマ源（４）と前記第２のスパッタ装置（５）とを含む処理装置（３，４，５）間において前記プラスチック基板（２０）を移動させる
ことを特徴とする製造方法。
【請求項９】
プラズマアシスト反応性スパッタ手法を用いて、前記下地層（２２）および／または前記保護層（２４）の被膜を行う、
請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
前記下地層（２２）は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂおよび／またはＨｆの元素の酸化物、窒化物またはフッ化物から成り、
前記下地層（２２）の厚さは１ｎｍ〜５ｎｍである、
請求項８または９記載の製造方法。
【請求項１１】
前記被膜された表面（２１）の処理を反応性プラズマエッチングにより、酸素を含有する雰囲気中にて行う、
請求項８から１０までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１２】
前記保護層（２４）の被膜も、プラズマアシスト反応性スパッタ手法により行う、
請求項８から１１までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層（２４）は、Ｓｉおよび／またはＡｌの元素の酸化物、窒化物またはフッ化物から成り、
前記保護層（２４）の厚さは５ｎｍ〜５０ｎｍである、
請求項８から１２までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１４】
前記保護層（２４）の他にさらに、疎水性の別の層（２５）を被膜する、
請求項８から１３までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１５】
前記疎水性の別の層（２５）の層厚は１ｎｍ〜２０ｎｍの間である、
請求項１４記載の製造方法。
【請求項１６】
前記ステップを、１００℃未満の基板温度で、実施する、
請求項８から１５までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１７】
前記励起電極を、１５℃〜４５℃の温度で動作させる、
請求項１６記載の製造方法。
【請求項１８】
前記プラズマ源の格子と前記基板表面との間の距離を５０〜１００ｍｍとして、前記製造方法を実施する、
請求項１６または１７記載の製造方法。
【請求項１９】
前記プラズマ源（４）のプラズマ出力は２００Ｗ〜４００Ｗの間であるか、
または、
抽出電極の面積に対する前記プラズマ源の出力密度は、０．５〜１．５Ｗ／ｃｍ２である、
請求項８から１８までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか１項にしたがって製造可能であるかまたは製造された、プラスチック基板（２０）の表面（２１）上に設けられた反射低減層。
【国際調査報告】
2014530297.tif 000011
2014530297.tif 000012
2014530297.tif 000013
2014530297.tif 000014
2014530297.tif 000015
2014530297.tif 000016