(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ増強プロセスにおいてウェブ状基材(15a)を連続的に処理するためのデバイス(10)であって、プロセス室とともに少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)を含み、少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a、13b)は、前記ウェブ状基材(15a)の表面を処理するために前記プロセス室内にプラズマゾーン(14a、14b)を形成するように設計されている前記少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)に割り振られ、前記デバイス(10)は、前記少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)を通じて前記ウェブ状基材(15a、15b)を連続的に輸送するための輸送システムをさらに含み、アンワインドローラー(20)およびリワインドローラー(21)を備え、前記輸送システムは、前記プロセス室を通じて前記ウェブ状基材(15a)の輸送経路を画成するデバイスにおいて、
前記プラズマ処理ユニット(13a、13b)は、少なくとも1つの延長アンテナ(9)と前記延長アンテナ(9)をその共振周波数のうちの少なくとも1つに励起するための少なくとも1つの無線周波(RF)発生器(82)とを含み、
前記延長アンテナ(9)は、複数の相互接続された基本共振メッシュ(M1、M2、M3)を備え、各メッシュは少なくとも2つの導電性脚部(1、2)および少なくとも2つのコンデンサ(5、6)を備え、
前記プロセス室内の前記輸送システムは、前記ウェブ状基材(15a)用の処理経路セクションを画成し、前記ウェブ状基材(15a)用の前記処理経路セクションは、前記延長アンテナ(9)と対向しており、
前記延長アンテナ（9）は、前記プロセス室内に配置され、
前記プラズマ処理ユニット(13a、13b)は、前記延長アンテナ(9)を前記プラズマゾーン(14a、14b)から物理的に分離する分離表面(84)を含む、
デバイス(10)。
【請求項２】
前記延長アンテナ(9)は、
平面アンテナ、
湾曲したアンテナのうちの一方であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記延長アンテナ(9)および前記処理経路セクションは、垂直(X)に整列されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記輸送システムは、互いに相隔てて並ぶ第1および第2のスパン部材((16、22a)、(22b、17))を含み、前記スパン部材((16、22a)、(22b、17))の間に、前記ウェブ状基材(15a)に対する前記処理経路セクションを含む前記ウェブ状基材に対するフリースパンが画成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記ウェブ状基材(15a、47a)の前記処理経路セクションは、前記プラズマゾーン(14a、14b、46)が前記ウェブ状基材(15a、47a)の前記処理経路セクションと前記分離表面(84)との間に形成されるように前記分離表面(84)から一定の距離を走ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記ウェブ状基材(57a)の前記処理経路セクションは、前記プラズマゾーン(56)が前記延長アンテナ(81)から離れる方向に面している前記ウェブ状基材(57b)の側に形成されるように前記分離表面(84)の近くを走ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ウェブ状基材(57a)の前記処理経路セクションは、前記プラズマゾーン(56)が前記延長アンテナ(81)から離れる方向に面している前記ウェブ状基材(57b)の側に形成されるように前記分離表面を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記処理ステーション(40)は、前記ウェブ状基材(47a)を前記プロセス室(50)内に給送するための給送通路開口部(48a)と、前記プロセス室(50)から処理済みウェブ状基材(47c)を放出するための放出通路開口部(48b)とを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記処理ステーション(40)は、プロセスガスを前記プロセス室(50)内の前記プラズマゾーン(46)に供給するためのガス供給システム(43)をさらに含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記処理ステーション(40)は、前記プロセス室(50)からガス状成分を取り除くためのポンプシステム(42)を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
共通プロセス室内に、少なくとも2つのプラズマ処理ユニットまたは延長アンテナがそれぞれ配置構成され、各場合において、前記ウェブ状基材の表面処理のためのプラズマゾーンを形成することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a)を有し第1の処理ステーション(12a)と、少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13b)を有し、処理方向(P)に前記第1の処理ステーション(12a)の後に配置構成されている第2の処理ステーション(12b)とを含み、前記輸送システムは、連続的に前記ウェブ状基材(15a)が最初に前記第1の処理ステーション(12a)を通して輸送され、その後、前記第2の処理ステーション(12b)を通して輸送され得るように設計されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
先行する処理ステーション(12a)の前記プラズマ処理ユニット(13a)と後続の処理ステーション(12b)の前記プラズマ処理ユニット(13b)との間の処理方向(P)において、少なくとも1つの偏向部材(22a、22b)が配置構成され、これは前記後続の処理ステーション(12b)の前記プラズマ処理ユニット(13b)の前記プラズマゾーン(14b)を通る前記ウェブ状基材(15a)の輸送方向(T2)が前記先行する処理ステーション(12a)の前記プラズマ処理ユニット(13a)の前記プラズマゾーン(14a)を通る前記ウェブ状基材(15a)の輸送方向(T1)と反対の方向であるか、またはある角度を成すように前記ウェブ状基材(15a)を偏向させることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ウェブ状基材(67b)の第1の処理経路セクションは、前記分離表面(84)の近くを走るか、または前記分離表面を形成し、第2の処理経路セクション(67c)は、前記分離表面(84)および前記第1の処理経路セクション(67b)へ一定の距離を走り、それにより、前記プラズマゾーン(66)は、前記ウェブ状基材(67a)の前記第1の処理経路セクション(67a)と前記第2の処理経路セクション(67b)との間に形成されることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項１５】
モジュールレイアウトを有し、アンワインドローラー(20)およびリワインドローラー(21)を備える基本モジュール(25a)と、少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)を備える処理モジュール(25b)とを含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記デバイス(10)は、少なくとも2つのプロセスセクションを含み、各プロセスセクションに対して、前記ウェブ状基材(15)を処理するための少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a、13b)が割り振られ、一方のプロセスセクションにおけるプロセス方向(P)は、ボトムアップであり、他方のプロセスセクションにおけるプロセス方向(P)は、トップダウンであることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記輸送システムは、回転可能ドラム(72)を含み、前記ウェブ状基材(71)の前記処理経路セクションは、湾曲しており、前記プロセス室内で前記ウェブ状基材(71)に対する湾曲した静止表面を画成する前記回転可能ドラム(72)の周囲表面セクションに沿って走ることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記処理ユニットは、前記アンテナの両側にプラズマゾーンを確立するように設計されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のデバイス(10)によりプラズマ増強プロセスにおいてウェブ状基材(15a)を連続処理するための方法であって、
ウェブ状基材(15a)に、アンワインドローラー(20)上に置かれている第1のウェブ端部セクション、リワインドローラー(21)上に置かれている第2のウェブ端部セクション、および中間ウェブセクションを設けるステップと、
前記少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a)の前記プラズマゾーン(14a)内にプラズマを発生させるステップと、
前記アンワインドローラー(20)から前記ウェブ状基材(15a)をアンワインドし、前記リワインドローラー(21)によって処理済みウェブ状基材(15b)をリワインドするステップと、それによって、
前記プラズマ処理ユニット(13a)の前記プラズマゾーンを通り前記少なくとも1つの処理ステーション(12a)内の前記処理経路セクションに沿って前記ウェブ状基材(15a)の前記中間ウェブセクションを輸送し、およびそれによって前記ウェブ状基材(15a)の表面をプラズマ処理するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面のプラズマ増強処理の分野に属す。本発明は、プラズマ増強プロセスでウェブ状基材を連続的に処理するためのデバイスおよび方法に関する。デバイスは、プロセス室とともに少なくとも1つの処理ステーションを含み、少なくとも1つのプラズマ処理ユニットが、ウェブ状基材の表面を処理するためにプロセス室内にプラズマゾーンを形成するように設計されている処理ステーションに割り振られる。デバイスは、処理ステーションを通じてウェブ状基材を連続的に輸送するための輸送システムをさらに含み、アンワインドローラーおよびリワインドローラーを備え、輸送システムは、プロセス室を通じてウェブ状基材の輸送経路を画成する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばポリマーフィルムのようなウェブ状基材は、たとえば、ウェブ状基材の特定の性質を修正するために1つまたは複数の層でコーティングされる。ウェブ状基材は、たとえば、ガス、蒸気、および芳香がウェブ状基材を通るのを妨げるためにガス、蒸気、および/または芳香が漏れないバリア層でコーティングされる。そのようなバリア層は、酸化ケイ素または酸化アルミニウムからなるものとしてよい。
【０００３】
ガスおよび芳香が漏れないウェブ状基材は、特に、包装材料に適している。そのような包装材料は、たとえば、食品および医薬品の包装の分野における用途に使用され、特に、包装材料中のアルミニウムを置き換えることを意図されている。
【０００４】
他の用途では、コーティング層は、ウェブ状基材の光学的特性を修正することを意図されている。
【０００５】
一般的に、プラズマ増強プロセスにおいて形成されるコーティングは、比較的薄く、たとえば、ナノメートル範囲内にある。このような理由から、ウェブ状基材の特性である柔軟性は温存される。さらに、コーティングの構造は、ウェブ状基材の柔軟な曲げの悪影響を受けない。
【０００６】
従来の「化学気相成長」(CVD)プロセスでは、コーティングされるべき表面の必要なプロセス温度は、比較的高い。熱エネルギーは外部から供給される。追加の熱エネルギーが、化学反応によって放出され得る。しかしながら、高いプロセス温度は、ウェブ状基材を損傷する可能性がある。
【０００７】
ウェブ状基材をコーティングするための一方法は、いわゆる「プラズマ化学気相成長法」(PECVD)プロセスである。この化学的プロセスにおいて、ウェブ状基材は、コーティングされるべき表面とともに、1つまたは複数の揮発性前駆体を含むプロセスガス混合物に曝される。揮発性前駆体は、特に、前駆体ガスである。揮発性前駆体は通電されて、プラズマ源によって発生されたプラズマとなる。その結果、励起された前駆体は、ウェブ表面上で反応し、および/または分解し、たとえば、所望の堆積物/コーティングを生成する。酸化ケイ素層を形成するために、前駆体は、たとえば、有機シリコン化合物であってよい。
【０００８】
プラズマ化学気相成長法(PECVD)プロセスは、プラズマを利用して前駆体の化学反応速度を高める。その結果、PECVD処理により、より低い温度での処理、たとえば、堆積/コーティングが可能になる。結果として、ウェブ状基材上の熱応力が低減される。
【０００９】
PECVDプロセスでの温度が低いことにより、プラズマポリマーなどの、有機コーティングの堆積も可能になる。
【００１０】
PECVDプロセスにおいて、熱エネルギーは、プラズマ中の電子の加速によって放出される。このプロセスによるラジカルの形成に加えて、ラジカルと合わさってウェブ表面上への堆積に関与するイオンもプラズマ中に形成される。一般的に、プラズマ中のガス温度は、摂氏数百℃程度に達するのみである。しかしながら、コーティングされるべきウェブ状基材の表面の温度は、かなり低い。
【００１１】
プラズマCVD装置のためのプラズマ形成方法として、いわゆる容量結合プラズマ(CCP)技術が知られている。CCP技術では、互いに対向する2つの電極に高周波電圧が印加され、それによって、電極間にプラズマを形成する。
【００１２】
特許文献1では、PECVDプロセスでウェブ状基材を連続的にコーティングするためのデバイスおよび方法を開示している。デバイスは、真空室を有するコーティングステーションを備え、真空室内に、ウェブ状基材を支持し、輸送し、対向電極を形成する回転ドラムを備える。デバイスは、対向電極を形成する、回転ドラムの周上に複数のマグネトロン電極をさらに備える。マグネトロン電極は、ウェブに面している。デバイスは、回転ドラムとマグネトロン電極との間の空間にプロセスガスを供給するための手段をさらに備える。マグネトロン電極は、40kHzの交流電圧を電力源とする。マグネトロン電極は、マイクロ波範囲内の電磁波を発生し、それを用いて、回転ドラムとマグネトロン電極との間にプラズマが生成される。
【００１３】
マグネトロン技術には、多数の制限要因がある。「マグネトロンドラム」配置構成では、1つの単一コーティング工程のみを可能とする。ウェブ状基材上の層の数および/またはコーティング厚さを増大させるために、いくつかの「マグネトロンドラム」配置構成がプロセスライン内に次々に配置されなければならない。しかしながら、これは非常に場所を取る。
【００１４】
さらに、「マグネトロンドラム」配置構成では、ウェブ状基材の空いている一方の表面側にのみコーティングを可能とする。ウェブ状基材の反対側は、回転ドラム上に載っており、したがって、コーティングされ得ない。
【００１５】
さらなる欠点は、コーティングの品質である。マグネトロン電極が、高電力電圧で動作する場合、同じプロセス速度でより厚いコーティングが得られる。しかしながら、欠点として、コーティング中のピンホール率は増加し、したがって、コーティングの品質は、いずれにせよ低下する。
【００１６】
さらなる欠点は、デバイスの設計によって制限されるプロセス速度である。プロセス速度は、周処理表面の増加を可能にするより大きいドラムを使用しないと高められない。しかしながら、より大きいドラム径は、場所を取る。さらに、ドラムは真空室の内側にある必要があるので、より大きいドラムを用いた設置物の製作は、より複雑であり、したがって費用もかかる。
【００１７】
さらなる欠点は、そのようなデバイスを購入し、運転し、維持するためのコストである。
【００１８】
プラズマCVD装置におけるさらに知られているプラズマ形成方法は、いわゆる誘導結合プラズマ(ICP)技術である。ICP技術では、高周波電力がコイルに供給され、それによって電磁場、したがって誘導電場が形成され、プラズマを発生する。このシステムは、CCP技術の場合のように対向電極を含まない。
【００１９】
特許文献2では、高周波(RF)電力が供給される(誘導)コイルを備えるウェブ状基材を連続コーティングするための誘導結合型プラズマ装置を開示している。
【００２０】
特許文献3も、磁気閉じ込め平面状誘導結合プラズマ源(magnetically confined planar inductively coupled plasma source)を使用して基材上にコーティングを堆積するための装置を開示している。ここでは、その上、プラズマは、高周波(RF)電力が供給される(誘導)コイルによって励起される。
【００２１】
上述のICPシステムでは、誘導コイルは、プラズマが生成される真空室から切り離された大気状態の下にある。
【００２２】
したがって、コイルとコーティングされるべき基材との間に誘電体窓が設けられていなければならない。誘電体窓は、コイルが大気圧空間内に設置された状態で、真空にされた膜形成空間を大気圧空間から密閉方式で分離するが、高周波電場を膜形成空間内に伝えることを可能にする。
【００２３】
さらに、上で説明されているICPシステムは、コイルの容量性電場からプラズマを選別して除去するためにコイルとコーティングされるべき基材との間に配置構成されるファラデーシールド(faraday shield)を必要とする。すなわち、上述のICPシステムでは、ファラデーシールドは、誘導結合プラズマ(ICP)を得る必要がある。ファラデーシールドは、容量(CCP)効果を誘導効果から減結合し、それによりたとえば自己バイアスを回避する。
【００２４】
コイルからの電磁場を通させることによってプロセス室内の誘導結合プラズマの点火を可能にするために、ファラデーシールドが誘電体窓と組み合わされる。誘導プラズマを点火させるために、容量性電場を通す必要がある。定常状態において、プラズマを維持するためには誘導のみが必要である。ファラデーシールドおよび誘電体窓は連携して組立ユニットを形成する。
【００２５】
特許文献4では、ICP技術を用いた大面積プラズマ処理のためのデバイスも開示している。しかしながら、対応するデバイスのアンテナ概念は、上で述べているような誘導コイルと実質的に異なり、したがって、上述の従来のICP技術を用いた場合と異なる効果が得られる。
【００２６】
しかしながら、対応するデバイスは、たとえば、フラットパネル、太陽電池セル、または半導体ウェハのような個々の物品(piece goods)の表面処理、特にコーティング用にしか設計されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】米国特許第7,806,981号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第2008/0102222A1号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第1 020 892 A1号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第2 396 804 B1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
そこで、本発明の目的は、高速のプロセス速度の連続プロセスでウェブ状基材の表面を処理し、特にコーティングするためのデバイスおよび方法を提供することである。
【００２９】
本発明の別の目的は、連続プロセスでウェブ状基材の表面を処理し、特にコーティングするためのデバイスおよび方法を提供することであり、デバイスの処理ステーションの製作はコンパクトであり、空間も節約する。
【００３０】
本発明の別の目的は、連続プロセスでウェブ状基材の表面をコーティングし、高品質のコーティングを作り出す、特に均一な表面コーティングを生み出すためのデバイスおよび方法を提供することである。
【００３１】
本発明の別の目的は、連続プロセスでウェブ状基材の表面を処理し、特にコーティングするためのデバイスおよび方法を提供することであり、ウェブ状基材は、1つのプロセスシーケンスで両側に同時にまたは次々に処理され、特にコーティングされ得る。1つのプロセスシーケンスでは、特にワンパスを意味する。
【００３２】
本発明の別の目的は、1つのプロセスシーケンスにおいて連続プロセスでウェブ上に多層コーティングを施すためのデバイスおよび方法を提供することである。
【００３３】
本発明の別の目的は、省スペースとなるように単一プロセスラインに沿って複数の処理ステーションの配置構成を可能にする仕方で連続プロセスでウェブ状基材の表面を処理し、特にコーティングするためのデバイスおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
少なくとも1つの目的は、請求項によって定められているようなデバイスおよび方法により達成される。
【００３５】
プラズマ処理ユニットは、少なくとも1つの延長アンテナと前記延長アンテナをその共振周波数のうちの少なくとも1つに励起するための少なくとも1つの無線周波(RF)発生器とを含み、プロセス室内の輸送システムは、ウェブ状基材用の処理経路セクションを画成し、ウェブ状基材用の処理経路セクションは、延長アンテナとは反対の側にある。
【００３６】
ウェブ状基材用の処理経路セクションは、特に延長アンテナから相隔てて並ぶように置かれる。
【００３７】
本発明によるプラズマ増強プロセスは、特に、上でさらに説明されているような「プラズマ化学気相成長法」(PECVD)プロセスである。
【００３８】
無線周波(RF)発生器は、特に、1つまたは複数の周波数の連続もしくはパルス無線周波電力を延長アンテナに供給してプラズマゾーンを確立し、維持するためのデバイスである。
【００３９】
好ましい一実施形態において、RF発生器は、1つまたは複数の周波数のパルス無線周波電力を延長アンテナに供給する。
【００４０】
適宜、RF発生器と延長アンテナとを相互接続するマッチング回路が設けられ得る。それによって、RF発生器出力のところの無線周波反射は、回避されるものとしてよく、それによって、RF発生器から延長アンテナへの無線周波エネルギーの最適な伝送が確実にされ得る。
【００４１】
延長アンテナは、二次元特性を有するアンテナを意味する。すなわち、アンテナは、その高さまたは厚さよりもそれぞれかなり大きい長さおよび幅を有する。
【００４２】
本発明の好ましい一実施形態において、延長アンテナは、平面アンテナである。「平面(plane)」という用語は、特に、「平面(状の、的な)(planar)」の同意語と理解され得る。平面アンテナは、フラットベッドアンテナ(flat-bed antenna)とも称される。
【００４３】
連続ウェブ状基材処理は、特に、ウェブ状基材が少なくとも1つの能動的処理ステーションのプラズマゾーンを通して連続的に輸送されることを意味する。
【００４４】
プラズマゾーンは、処理されるべきウェブ状基材の表面の上に形成される。プラズマゾーンは、特に平面状である。プラズマゾーンは、特に延長アンテナに平行である。
【００４５】
プロセス方向におけるプラズマゾーンの長さおよびそれに応じてプラズマ内の処理経路セクションの長さは、たとえば、0.2から1mであるものとしてよい。プラズマゾーンの長さを数メートルにまで伸ばすことも可能である。
【００４６】
特に共通のプロセス室内の、プラズマゾーンの長さを伸ばすために、アンテナの長さ寸法が増やされるか、またはいくつかのアンテナが設けられ並べて配置構成されるかのいずれかで、その長さにわたって連続的なプラズマゾーンを形成する。
【００４７】
もちろん、デバイス内の、および特に、デバイスの共通のプロセス室内の、プラズマゾーンの全長も、各々デバイス内に1つのプラズマゾーンを形成するいくつかのプラズマ処理ユニットを連続して設けることによって増やすこともできる。この場合、プラズマ処理ユニットは、互いにプロセス方向から隔てられ、連続的なプラズマゾーンを一緒に形成しない。
【００４８】
プラズマゾーンの幅は、好ましくは、処理されるべきウェブ状基材の幅に合わせて調整される。プラズマゾーンの幅を決定するために、延長アンテナの幅寸法が調整されるか、またはいくつかのアンテナが設けられ並べて配置構成されるかのいずれかで、幅全体にわたって連続的な大面積プラズマゾーンを形成する。
【００４９】
処理プロセスは、表面エッチングプロセス、堆積プロセス、すなわち、コーティングプロセス、表面清浄プロセス、表面活性化プロセス、表面改質プロセス、または表面機能化プロセスであってよい。
【００５０】
表面改質プロセスおよび表面機能化プロセスは、その後のコーティングのための前処理プロセスであるものとしてよい。前処理プロセスは、特に、コーティングされるべき表面の清浄であるものとしてよい。そのような前処理のためのプロセスガスは、たとえば、アルゴン、窒素、酸素、または列挙されたガスのうちの2つまたはそれ以上の混合物であるものとしてよい。
【００５１】
しかしながら、一方の処理プロセスは、特にコーティングプロセスである。したがって、処理ステーションは、特にコーティングステーションである。
【００５２】
コーティングは、特に、ウェブ状基材の表面上への酸化物の堆積を含む。酸化物は、SiOx(たとえば、SiO2)、SiOxCyHz、AlxOy(たとえば、Al2O3)、またはSixNy(たとえば、Si3N4)であるものとしてよい。コーティングは、上述の酸化物(たとえば、SiOx/AlxOy)のうちの2つまたはそれ以上の混合物の堆積も含み得る。「X」および「Y」は、1以上の範囲内の自然数である。
【００５３】
酸化物は、特に有機シリコン化合物および酸素を含むプロセスガスを使用する酸化ケイ素であるか、または含む。そのような酸化物コーティングは、特にバリア層を形成する。
【００５４】
コーティングは、また、DLCを含むか、またはそれからなるものとしてよい。DLCは、ダイヤモンドの典型的な特性のうちのいくつかを示す無定形炭素物質の一群を定めるダイヤモンド状炭素である。この場合、好ましくは、たとえば、アセチレンまたはメタンのような、炭化水素ガスが、プラズマを生成するためのプロセスガスとして使用される。
【００５５】
コーティングは、1から1000nm、特に1から500nmの厚さを有するものとしてよい。
【００５６】
プラズマ処理ユニットは、特に、延長アンテナを環境から、特にプラズマゾーンから物理的に分離する分離表面を含む。
【００５７】
分離表面は、特に、分離表面がなければプラズマゾーンに曝されることになる、延長アンテナの寄生コーティングを回避する働きをする。
【００５８】
分離表面は、特に延長アンテナに平行である。
【００５９】
プラズマ処理ユニットが延長アンテナの両側に分離表面を形成することは、延長アンテナの両側にプラズマゾーンが形成される場合に可能である。すなわち、延長アンテナは、第1の分離表面またはプラズマゾーンと第2の分離表面またはプラズマゾーンとの間にそれぞれサンドイッチ状に挟まれる。
【００６０】
したがって、アンテナの両側で、個別のウェブ状基材が処理され得る。各ウェブ状基材は、対向するプラズマゾーンのうちの一方を通っている。
【００６１】
同じウェブ状基材がアンテナの両側のプラズマゾーンを通り、それに対応して2回処理されることも可能である。この目的のために、ウェブ状基材は、たとえば偏向ローラーのような偏向手段によってその輸送経路に沿って偏向される。偏向の依存性において、同じウェブ表面は、2回処理され得るか、または両方の対向するウェブ表面が1回処理され得る。
【００６２】
平面アンテナの場合、分離表面は、分離平面である。
【００６３】
分離表面は、誘電体カバープレートから形成することができる。誘電体カバープレートは、プラズマ源アセンブリの一部であってよい。カバープレートは、特に延長アンテナに平行に配置構成される。
【００６４】
カバープレートは、ガラス、セラミック材料、またはポリマー材料から作られ得る。カバープレートは、混合材料からも作られ得る。分離表面は、この場合に、ウェブ状基材、すなわち、ウェブ状基材用の処理経路セクションと、延長アンテナとの間に配置構成される。
【００６５】
誘電体カバープレートは、コンデンサなどの、アンテナの敏感な電子部品の汚染およびエッチングを回避するために、たとえば、アンテナを、プラズマとの相互作用から保護するべきである。
【００６６】
本発明の別の実施形態によれば、分離表面は、ウェブ状基材それ自体によって形成され、その処理経路セクションに沿って延長アンテナを越える。後者の場合、プラズマゾーンは、延長アンテナから離れる方向に面しているウェブ状基材の側部に形成される。
【００６７】
この場合、ウェブ状基材は、特に上で説明されている誘電体カバープレートと同じ機能を有する。
【００６８】
処理経路セクションは、特にプラズマ処理ユニットの延長アンテナに平行に走る。処理経路セクションは、特にプラズマ処理ユニットの分離表面に平行に走る。
【００６９】
平面アンテナの場合、処理経路セクションは、特に一直線である。結果として、処理経路セクションを通るウェブ状基材は、平面処理表面を画成する。したがって、処理経路セクションを通過するウェブセクションは平面である。
【００７０】
本発明の第1の実施形態によれば、延長アンテナはプロセス室内に配置構成される。特に、延長アンテナは、プロセス室の環境内に配置構成される。
【００７１】
この場合、プロセス室を密閉方式で大気圧空間から分離するために特定の強度、したがって厚さも有する誘電体窓はもはや必要ない。
【００７２】
本発明によるICPシステムでは、誘導効果を容量効果から減結合する必要はない。したがって、ファラデーシールド、およびアンテナを処理されるべきウェブ状基材から分離する誘電体窓の存在は本発明では必要ない。
【００７３】
これは、上で述べられているようにプロセス室の環境内にアンテナを置くことを可能にする。
【００７４】
したがって、誘電体窓内の損失なしで誘導システムとプラズマとの間のより良好な電気エネルギー結合が達成される。結果として、プラズマ密度およびプラズマ均質性がより高くなる。したがって、機械の保守作業が減り、生産性が上がる。
【００７５】
さらに、誘電体窓がなければ、誘電体窓を汚染する寄生コーティング堆積も生じない。
【００７６】
次に上述の最先端の技術によるICPシステムのコイルが、誘電体窓およびファラデーシールドがないプロセス室内に置かれる場合、システムは、コイルに印加される高い無線周波(RF)電圧によって容量結合プラズマを発生する。したがって、プラズマは極めて弱いものとなるであろう。誘導効果は、コイル内に注入される非常に大きい電流を用いることでしか達成されない。
【００７７】
第1の実施形態のさらなる発展によれば、少なくとも2つの分離したプラズマゾーンが、共通のプロセス室内に、特にプロセス室の共通の低圧環境内に配置構成される。
【００７８】
少なくとも2つの分離したプラズマゾーンは、共通の延長アンテナもしくは処理ユニットによってそれぞれ、または少なくとも2つの個別の延長アンテナもしくは処理ユニットによってそれぞれ形成され得る。
【００７９】
後者の場合に、少なくとも2つの延長アンテナは、共通のプロセス室内に、特にプロセス室の共通の低圧環境内に配置構成される。
【００８０】
共通のプロセス室とは、アンテナが配置構成されているプロセス室の低圧空間が相互接続されていることを意味する。したがって、共通のプロセス室内の低い圧力は、共通のポンプシステムによって発生させられる。
【００８１】
特に、延長アンテナの各々は、プロセス室に分離したプラズマゾーンを形成する。
【００８２】
特に、延長アンテナの各々は、少なくとも1つの無線周波(RF)発生器を用いて独立して給電される。
【００８３】
共通のプロセス室、およびしたがってプラズマゾーン内の少なくとも2つのアンテナは、プロセス室を通るウェブ状基材の搬送経路に沿って直列に配置構成され得る。
【００８４】
共通のプロセス室、およびしたがってプラズマゾーン内の少なくとも2つのアンテナは、プロセス室を通るウェブ状基材の搬送経路の両側に配置構成され得る。
【００８５】
共通のプロセス室、およびしたがってプラズマゾーン内の少なくとも2つのアンテナは、ウェブ状基材の搬送経路に関して平行に配置構成され得る。
【００８６】
すなわち、共通のプロセス室、およびしたがってプラズマゾーン内の少なくとも2つのアンテナは、ウェブ状基材の両側で互いに対向する形で配置構成される。それらの間に、ウェブ状基材の搬送経路が配置構成される。この場合、ウェブ状基材は、2つのプラズマゾーンをお互いから隔てる。
【００８７】
共通のプロセス室内の少なくとも2つのアンテナは、ウェブ状基材の同じ表面を連続的に処理する、特にコーティングするように設計され得る。すなわち、表面の処理は、共通のプロセス室内においてワンパスで2つまたはそれ以上の連続する工程で実行される。
【００８８】
連続するコーティングは、2つまたはそれ以上の工程において1つのコーティング層の形成であってよい。連続するコーティングは、互いの上の2つまたはそれ以上のコーティング層の形成であってよい(多層堆積)。
【００８９】
共通のプロセス室内の少なくとも2つのアンテナは、ウェブ状基材の2つの対向する表面を同時または連続的に処理する、特にコーティングするように設計され得る。
【００９０】
上で開示されている解決方法は、もちろん互いに組み合わせることができる。すなわち、ウェブ状基材の両方の表面が処理され得るが、少なくとも一方の表面は共通のプロセス室内において少なくとも2つの連続する処理工程に通される。
【００９１】
ウェブ状基材は、プロセス室に誘導され、プロセス室内のアンテナのプラズマゾーンを通る。
【００９２】
本発明の実施形態のさらなる発展によれば、少なくとも2つの個別のウェブ状基材が共通のプロセス室に誘導され、プラズマゾーンを通る。
【００９３】
特に、少なくとも2つの個別のウェブ状基材は、互いに平行なプラズマゾーンを通る。
【００９４】
少なくとも2つの個別のウェブ状基材は、たとえば、少なくとも2つの個別のウェブ状基材によって囲まれている、共通のプラズマゾーンを通ることができる。
【００９５】
少なくとも2つの個別のウェブ状基材は、分離したプラズマゾーンを通ることができる。
【００９６】
分離したプラズマゾーンは、共通のアンテナによって、たとえば、アンテナの両側に形成され得る。
【００９７】
分離したプラズマゾーンは、また、個別アンテナによって形成され得る。
【００９８】
個別のウェブ状基材は、特に、ウェブ状基材が分離しているローラーから個別にアンワインドされることを意味する。
【００９９】
個別のウェブ状基材は、特に、ウェブ状基材が分離しているローラーから個別にリワインドされることを意味する。
【０１００】
第2の実施形態によれば、延長アンテナはプロセス室の外に配置構成される。
【０１０１】
しかしながら、いずれの場合も、延長アンテナは、プラズマゾーンがプロセス室内に置かれるように設計され、配置構成される。
【０１０２】
第2の実施形態において、分離表面は、プロセス室の誘電体壁セクションによって形成され得る。この場合、プロセス室内に常に配置構成される、延長アンテナおよびプラズマゾーンは、誘電体壁セクションによって物理的に分離される。
【０１０３】
本発明の特定の一実施形態によれば、平面アンテナは、垂直に整列される。
【０１０４】
したがって、処理経路セクションは、特に垂直に整列される。プロセス方向は、ボトムアップであってよい。プロセス方向は、トップダウンであってよい。
【０１０５】
本発明の特定の別の実施形態によれば、平面アンテナは、水平に整列される。
【０１０６】
したがって、処理経路セクションは、特に水平に整列される。
【０１０７】
本発明の特定の別の実施形態によれば、平面アンテナは、傾斜させて配置構成される。
【０１０８】
処理プロセスは、ロールツーロールプロセスである。輸送システムは、特に、リワインドローラーを駆動するための駆動装置を含む。連続処理プロセスの開始点は、特に、アンワインドローラーであり、連続処理プロセスの終了点は、特に、リワインドローラーである。
【０１０９】
輸送システムは、アンワインドローラーを駆動するための駆動装置を含むことができる。輸送システムは、少なくとも1つのスパンローラーを駆動するための駆動装置を含むことができる。
【０１１０】
本発明の一実施形態によれば、輸送システムは、互いに相隔てて並ぶ第1および第2のスパン部材を含む。スパン部材は、ウェブ状基材に対して間に自由スパンを画成する。自由スパンは、特に、ウェブ状部材に対する処理経路セクションを含む。そのようなレイアウトは、ウェブ状基材の自由スパン処理を可能にする。
【０１１１】
「自由スパン」は、特に、処理経路セクションが、処理経路セクション内のウェブ状基材を支持する支持部材によってではなく、処理経路セクションの外側にあるスパン部材によって画成されることを意味する。
【０１１２】
この実施形態において、プラズマゾーンは、スパン部材とスパン部材との間の自由スパンの領域内に配置される。
【０１１３】
スパン部材は、ウェブ状基材に対する偏向経路を画成する、偏向部材であってよい。スパン部材は、たとえば、ローラー、特に偏向ローラーである。ウェブ状基材は、特に、ローラーの周に沿って誘導され、それによって偏向される。
【０１１４】
輸送システムのスパンローラーおよび/または偏向ローラーは、また、冷却ローラーとして働くようにも設計され得る。
【０１１５】
輸送システムは、処理経路セッションに沿ってウェブ状基材に張力をかけるためのウェブ状基材上に作用する少なくとも1つの引張部材を含むことができる。引張部材は、張力がウェブ状基材に加えられるように引張部材に対して復元力を発生させる復元要素を含むことができる。
【０１１６】
輸送システムは、特に、プロセス経路に沿ってウェブ状基材の張力を自動的に制御するための引張部材を備える張力制御システムを含むことができる。
【０１１７】
スパン部材は、ウェブ状基材の自由スパンに張力を加える、引張部材として設計され得る。
【０１１８】
完全を期すため、スパン部材は、コイルを形成するためにウェブ状基材を受け入れるアンワインドおよびリワインドローラーによっても形成され得ることが言及されている。
【０１１９】
本発明の一実施形態において、ウェブ状基材の処理経路セクション、およびしたがって、プロセス内のウェブ状基材は、プラズマゾーンがウェブ状基材の処理経路セクションと分離平面との間に形成されるように分離平面から一定の距離を走り、したがってプラズマゾーン内で生成されるプラズマは、ウェブ状基材と分離平面との間に閉じ込められる。前記距離は、たとえば、10から100mm、特に30から80mmの範囲内とすることができる。
【０１２０】
本発明の別の実施形態において、ウェブ状基材の処理経路セクション、およびしたがってウェブ状基材は、分離表面の近くを走っているか、または分離表面を形成し、それにより、プラズマゾーンは、延長アンテナから離れる方向に面しているウェブ状基材の側に形成される。分離表面までの距離は、たとえば、わずか1mmから10mm、特に1mmから5mmの範囲内であってよい。
【０１２１】
前記実施形態のさらなる発展において、ウェブ状基材の第1の処理経路セクションは、上で説明されているように分離表面の近くを走るか、または分離表面を形成する。前記距離は、たとえば、1mmから5mmの範囲内であってよい。さらに、第2の処理経路セクションは、分離表面および第1の処理経路セクションまで一定の距離を走る。前記距離は、たとえば、10から100mm、特に30から80mmの範囲内とすることができる。この構成において、プラズマゾーンは、ウェブ状基材の第1の処理経路セクションと第2の処理経路セクションとの間に形成され、したがってプラズマゾーン内に生成されるプラズマは、2つのウェブ状基材セクションの間に閉じ込められる。そのような構成は、デバイスの各部の寄生コーティングを回避する。
【０１２２】
プロセス方向に関して、偏向部材は、第1の処理経路と第2の処理経路との間に配置構成され得る。偏向部材は、ウェブ状基材に対する偏向経路を画成する。したがって、このプロセスにおいて、ウェブ状基材は、第1の処理経路セクションから第2の処理経路セクションへ、またはそれと逆に偏向される。したがって、第2の処理経路セクション内のウェブ状基材は、特に、第1の処理経路セクション内のウェブ状基材と反対の方向に走る。2つの処理経路セクションは、特に互いに平行に走る。
【０１２３】
本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理ユニットは、バイアス電極を備えるバイアス電極配列を含む。バイアス電極は、導電性材料、特に金属から作られる。
【０１２４】
バイアス電極は、平面アンテナ、特に以下でさらに説明されるようなプラズマ源アセンブリに対向して、一定の距離のところに配置構成される。バイアス電極は、特に、広いもの、たとえば平面である。バイアス電極は、フラットベッドアセンブリであってよい。バイアス電極は、特に平面アンテナに平行に走る。
【０１２５】
バイアス電極は、RF発生器によって給電される。適宜、RF発生器とバイアス電極とを相互接続するマッチング回路が設けられ得る。それによって、RF発生器出力のところの無線周波反射は、回避されるものとしてよく、それによって、RF発生器からバイアス電極への無線周波エネルギーの最適な伝送が確実にされ得る。
【０１２６】
バイアス電極は、平面アンテナの領域全体にわたって延在し得る。バイアス電極は、また、プロセス方向に見たときに平面アンテナの領域の一部の上にのみ延在し得る。
【０１２７】
ウェブ状基材は、プラズマ源アセンブリとバイアス電極との間の処理経路セクションに沿って輸送される。
【０１２８】
処理ステーションは、特にウェブ状基材をプロセス室内に連続的に給送するための給送通路開口部を含む。さらに、処理ステーションは、特に処理済みウェブ状基材をプロセス室から連続的に放出するための放出通路開口部を含む。これらの開口部は、特に、スリットの深さとスリットの幅との比が大きいスリット形状を有し、それにより、プロセス室内への著しいガス流入を回避する。これは、プロセス室内のガス圧力を低く制御することを可能にする。
【０１２９】
処理ステーションは、プロセスガスをプロセス室内のプラズマゾーンに供給するためのガス供給システムをさらに含む。プロセスガスは、たとえば、分離表面とウェブ状基材との間の側から給送され得る。「プロセスガス」という特徴は、プロセスガス混合物も含む。
【０１３０】
ガス供給システムは、特に、プロセスガスをプラズマゾーン内に給送するためのガス注入部材を含む。ガス供給システムは、プロセスガスをプラズマゾーン内に分配するためのディフューザ部材を含むことができる。
【０１３１】
プロセス室は、プラズマプロセスが生じ、ウェブ状基材が処理される、特にコーティングされる室を意味する。
【０１３２】
プロセス室は、特に、それぞれ低圧室または真空室である。
【０１３３】
処理ステーションは、プロセス室からガス状成分を取り出すためのポンプシステムをさらに含む。
【０１３４】
ポンプシステムは、特に、プロセス室内に低圧(不足圧力または真空とも称される)を確立する(発生させ、維持する)のに役立つ。「低圧」という用語は、周囲圧力、特に、大気圧との比較において意味を有する。低圧は、たとえば、数パスカル(Pa)、たとえば、5Paのような圧力に達し得る。すなわち、プロセス室は、特に真空室である。
【０１３５】
ポンプシステムは、また、プロセス室から反応時に生成される揮発性副産物をポンプで送るのにも役立ち得る。これに関連して、ポンプシステムは、排気システムの機能も有する。
【０１３６】
本発明の第1の態様によるプラズマ処理ユニットは、回転ドラムをもはや含まない。それどころか、アンテナの設計は、プラズマ処理ユニットがコンパクト設計、したがって省スペースになるように平面設計である。これは、ウェブ状基材の処理に関してデバイスの設計に高い柔軟性をもたらす。すなわち、デバイスは、顧客のニーズに合わせて設計され、顧客のニーズに適合するように構成され得る。
【０１３７】
デバイスは、特に、2つまたはそれ以上の処理ステーションを含み得る。
【０１３８】
2つまたはそれ以上の処理ステーションは、プロセス室内に低圧を確立することに関して互いから独立しているプロセス室を形成することができる。
【０１３９】
しかしながら、2つまたはそれ以上の処理ステーションのプロセス室は、この点に関しても結合され得る。
【０１４０】
第1の処理ステーションは、特に、ウェブ状基材の表面をその後のコーティングに合わせて準備するための前処理ステーションである。
【０１４１】
一実施形態によれば、デバイスは、同じ処理プロセスを実行するためにプロセス方向に関して直列に配置構成されている少なくとも2つの処理ステーションを含む。その結果、プラズマゾーンおよびしたがって処理領域は、プロセス方向に、増大し、たとえば倍増する。
【０１４２】
実際、そのような前処理ステーションは、従来の容量結合マグネトロンデバイスと組み合わされ得る。
【０１４３】
特定の一実施形態によれば、デバイスは、少なくとも1つのプラズマ処理ユニットを有する第1の処理ステーションを含む。第1の処理ステーションにおいて、ウェブ状基材表面は、たとえば、その後のコーティングのために前処理される。しかしながら、第1の処理ステーションは、第1のコーティングであってもよい。
【０１４４】
デバイスは、少なくとも1つのプラズマ処理ユニットを有する第2の処理ステーションをさらに含む。たとえば、第2の処理ステーションは、たとえばウェブ状基材の前処理済み表面をたとえばバリア層でコーティングするか、またはさらにコーティングするためのコーティングステーションである。少なくとも1つの第2の処理ステーションは、プロセス方向で第1の処理ステーションの後に配置構成される。プロセス方向は、一般的に、ウェブ状基材の輸送方向に対応する。
【０１４５】
これに関連して、本発明によるデバイスは、モジュール式レイアウトに適している。デバイスは、たとえば、いくつかのモジュールから組み立てられ得る。1つまたは複数のモジュールは、本発明による少なくとも1つの処理ステーションを含む。
【０１４６】
モジュールは、プロセス方向に関して連続的な配置構成で組み合わされ得る。
【０１４７】
したがって、上述の第1の処理ステーションは、第1のモジュールの一部であってよい。上述の第2の処理ステーションは、第2のモジュールの一部であってよい。
【０１４８】
モジュールの概念のさらなる発展において、デバイスは基本モジュールを含む。基本モジュールは、アンワインドおよびリワインドローラー、および特に、ローラーを駆動するための駆動装置も含む。基本モジュールは、モジュール設計の必須コンポーネントであるものとしてよい。
【０１４９】
さらに、基本モジュールは、たとえば、さらに処理されるべき、たとえば、コーティングされるべきウェブ状基材の表面の前処理のための、第1の処理ステーションも備えることができる。これは、事実に照らして、ウェブ状基材は、基本的に、たとえばコーティングといったさらなる処理をウェブ状基材に施す前に前処理されなければならないということである。
【０１５０】
さらに、デバイスは、上で説明されているように1つまたは複数の処理モジュールを含むことができる。処理モジュールは、プロセス方向において基本モジュールの後に配置構成される。
【０１５１】
本発明の特定の一実施形態によれば、デバイスのモジュールは、互いの上に配置構成され得る。これは、特にアンテナ、およびしたがって処理経路セクションが垂直に整列された場合であってよい。基本モジュールが用意される場合、基本モジュールは、デバイスの基部に対応する。
【０１５２】
デバイスは、最上位モジュールにより最上位で終端するものとしてよい。最上位モジュールは、すべての場合において、用意されている場合に、基本モジュールの上に配置構成される。最上位モジュールは、特に処理モジュールの上に配置構成される。最上位モジュールは、特に、少なくとも1つの偏向部材を含む。
【０１５３】
上で説明されているモジュール概念とは無関係に、特定の一実施形態によるデバイスは、少なくとも2つのプロセスセクションを含むことができ、各プロセスセクションに対して、ウェブ状基材を処理するための少なくとも1つのプラズマ処理ユニットが割り振られる。「プロセスセクション」は、ウェブ状基材が処理されるデバイスの一セクションを意味する。すなわち、各プロセスセクションは、少なくとも1つのプラズマ処理ユニットを備える。
【０１５４】
一方のプロセスセクションにおけるプロセス方向は、ボトムアップである。他方のプロセスセクションにおけるプロセス方向は、トップダウンである。すなわち、ウェブ状基材は、第1のプロセスセクションのボトムアッププロセス方向において処理され、第2のプロセスセクションのトップダウンプロセス方向においても処理される。
【０１５５】
2つのプロセスセクションの間で、少なくとも1つの偏向部材、たとえば、偏向ローラーが、ウェブ状基材をボトムアップ方向からトップダウン方向に、またはその逆の方向に偏向させるように配置構成される。
【０１５６】
少なくとも1つの偏向部材は、特に、処理ステーションの上、または処理モジュールの上にそれぞれ配置構成される。
【０１５７】
少なくとも1つの偏向部材は、偏向モジュールの一部であってよい。偏向モジュールは、上で説明されているように最上位モジュールに対応するものとしてよい。
【０１５８】
本発明の一実施形態において、ウェブ状基材の処理経路セクションの両側に、平面アンテナを有するプラズマ処理ユニットが配置構成される。プラズマ処理ユニットは、互いに対向する形に置かれ、処理経路セクションから相隔てて並ぶ。ウェブ状基材の処理経路セクションと平面アンテナ、特にプラズマ処理ユニットの分離平面との間で、各場合において、プラズマゾーンが形成され、それにより、ウェブ状基材の両側が同時に処理され得る。
【０１５９】
したがって、特にまっすぐな経路セクションは、2つの平面アンテナの間に走る。プラズマ処理ユニットは、特に、処理ステーションの共通プロセス室内に置かれる。
【０１６０】
平面アンテナは、共通の、または分離しているRF発生器から供給を受ける。
【０１６１】
本発明の一実施形態において、デバイスは、第1の処理ステーションを含み、第1の処理ステーションおよび第2の処理ステーションの後で処理方向に構成される。輸送システムは、連続的に、特にワンパスで、ウェブ状基材が最初に第1の処理ステーションを通して輸送され、その後、第2の処理ステーションを通して輸送され得るように設計される。
【０１６２】
第1の処理ステーションは、第1の処理モジュールの一部であってよく、第2の処理ステーションは、第2の処理モジュールの一部であってよい。また、両方の処理ステーションが共通処理モジュールの一部であることも可能である。
【０１６３】
ウェブ状基材は、特に、上で説明されているように給送および放出通路開口部を通して2つの処理ステーションの間に移送される。給送および放出通路開口部は、モジュールとモジュールとの間にプロセス接合部を形成することができる。
【０１６４】
本発明の一実施形態において、第1の先行する処理ステーションのプラズマ処理ユニットと第2の後続の処理ステーションのプラズマ処理ユニットとの間の処理方向において、少なくとも1つの偏向部材が配置構成され、これは第2の処理ステーションのプラズマ処理ユニットのプラズマゾーンを通るウェブ状基材の輸送方向が第1の処理ステーションのプラズマ処理ユニットのプラズマゾーンを通るウェブ状基材の輸送方向と反対の方向であるか、またはある角度を成すようにウェブ状基材を偏向させる。
【０１６５】
この場合、第1および第2の処理ステーションは、特に、共通処理モジュールの一部である。2つの輸送方向は、さらに上で述べたようにボトムアップおよびトップダウンであってよい。
【０１６６】
少なくとも1つの偏向部材は、特に、先行する処理ステーションおよび後続の処理ステーションのプロセス室の外側に配置構成される。少なくとも1つの偏向部材は、偏向ローラーであってよい。少なくとも1つの偏向部材は、偏向モジュールの一部であってよい。
【０１６７】
本発明のさらなる別の発展によれば、たとえば上で説明されているような延長アンテナは、回転可能ドラムと組み合わされる。
【０１６８】
回転可能ドラムは、輸送システムの一部である。ウェブ状基材の処理経路セクションは湾曲しており、回転可能ドラムの周囲表面セクションに沿って走る。この周囲表面セクションは、プロセス室内のウェブ状基材に対する湾曲した静止表面を画成する。
【０１６９】
アンテナは、特に、以下でさらに説明されているようにプラズマ源アセンブリ内に一体化される。
【０１７０】
この発展において、ウェブ状基材はロールツーロールプロセスでも同様に処理される。すなわち、デバイスは、プロセス経路の先頭にアンワインドローラーを、プロセス経路の末尾にリワインドローラーを含む。
【０１７１】
そのような配置構成は、動作時にウェブ状基材が、形成されたプラズマゾーンの領域内で、回転可能ドラムの湾曲した周処理表面領域上に載ることを特徴とする。ウェブ状基材は、特に、処理されている間、特にコーティングされている間に、回転ドラムの回転速度にて輸送される。
【０１７２】
プラズマゾーンは、プロセス室内に配置構成され、これは、特に、低圧室または真空室である。
【０１７３】
このさらなる発展の第1の実施形態によれば、延長アンテナは平面である。平面アンテナを含むプラズマ源アセンブリは、回転可能ドラムへの一定の距離のところに配置構成され、回転ドラムとプラズマ源アセンブリとの間にギャップが形成されるようにドラムの湾曲した周表面領域の方へ面している。
【０１７４】
プラズマゾーンは、ギャップによって形成された空間内に形成される。すなわち、プラズマゾーンは、特にカバープレートである、プラズマ源アセンブリと、ドラム上に載るウェブ状基材との間に形成される。ウェブ状基材の輸送経路の方へドラムに面しているカバープレートは、特に平面でもある。カバープレートの表面は、分離表面を形成する。
【０１７５】
第2の実施形態によれば、延長アンテナは湾曲している。延長アンテナの湾曲形状は、特に、回転可能ドラムの湾曲した表面領域の形状に適合される。
【０１７６】
したがって、ウェブ状基材に面しているプラズマ源アセンブリのカバープレートは、特に湾曲もしている。
【０１７７】
湾曲したアンテナを有するプラズマ源アセンブリは、回転可能ドラムへの一定の距離のところにも配置構成され、回転ドラムとプラズマ源アセンブリとの間に湾曲したギャップが形成されるようにドラムの湾曲した周表面領域の方へ面している。
【０１７８】
プラズマゾーンは、ギャップによって形成された空間内に形成される。すなわち、プラズマゾーンは、特にカバープレートである、プラズマ源アセンブリと、ドラム上に載るウェブ状基材との間に形成される。ウェブ状基材の輸送経路の方へドラムに面しているカバープレートは、特に凹形である。カバープレートの表面は、分離表面を形成する。
【０１７９】
上述の実施形態によるドラムは、上でさらに説明されているようにバイアス電極を形成することができる。
【０１８０】
第3の実施形態によれば、延長アンテナはさらに湾曲もしている。延長アンテナの湾曲形状は、特に、回転可能ドラムの湾曲した表面領域の形状に適合される。したがって、ウェブ状基材に面しているプラズマ源アセンブリのカバープレートは、特に湾曲もしている。
【０１８１】
第2の実施形態とは対照的に、湾曲したアンテナを有するプラズマ源アセンブリは、回転可能ドラム上に配置構成される。ウェブ状基材の輸送経路の方へドラムから離れる方向に面しているカバープレートは、特に凸形である。
【０１８２】
この場合、プラズマゾーンは、ドラムから離れる方向に面しているウェブ状基材の表面の上に形成される。ウェブ状基材は、分離表面を形成する。
【０１８３】
一般的に、上で説明されているプラズマ源アセンブリのうちの1つまたはいくつかは、プロセス方向に直列に並ぶ回転可能ドラムの湾曲した周に沿って配置構成され得る。
【０１８４】
延長アンテナは、大面積プラズマ源の最も重要なものである。平面アンテナは、平面状プラズマ源を形成する。湾曲したアンテナは、湾曲したプラズマ源を形成する。
【０１８５】
延長アンテナは、複数の相互接続された基本共振メッシュ(elementary resonant mesh)を備える。各メッシュは、誘導性および容量性要素からなる。各メッシュは、特に、少なくとも2つの導電性脚部および少なくとも2つのコンデンサを備える。このようにして、アンテナは、複数の共振周波数を有する。
【０１８６】
より大きい領域を処理するために、プラズマ処理ユニットは、少なくとも1つの補助延長アンテナを備えることができる。
【０１８７】
欧州特許公開第2 396 804 B1号では、その共振周波数のうちの少なくとも1つに合わせてRF発生器によって上述の設計の平面アンテナを励起させることによりプラズマを発生させるための技術を開示している。
【０１８８】
欧州特許公開第1 627 413 B1号では、プラズマを発生させるための同じ技術を開示しているが、しかしながらこの場合、その共振周波数のうちの少なくとも1つに合わせてRF発生器によって湾曲したアンテナを励起させることによるものである。
【０１８９】
本発明は、この技術の特定の用途に対応する。前記技術の実装に関するさらなる詳細については、上述の特許公開を参照されたい。
【０１９０】
導電性脚部は、互いに平行であってよい。すなわち、本発明のアンテナの脚部配置構成は、コイルを形成しない。
【０１９１】
無線周波(RF)発生器は、独立していないので各脚部において大電流を発生する。これによって、各メッシュは、メッシュの長手方向軸に沿ってよいより均一な分布を有する電磁場を発生する。
【０１９２】
共振周波数では、プラズマを点火する定在電磁場をプロセス室内で発生する脚部を通って伝搬する電流定在波がある。
【０１９３】
前記共振周波数は、以下でさらに説明されている調整可能な導電性プレートによって同調され得る。
【０１９４】
脚部は、たとえば、銅から作られ、特に銅管である。銅管は、液体、たとえば水を冷却することによって冷却されるものとしてよく、それにより、コンデンサなどのアンテナコンポーネントの過剰な発熱を防ぐことができる。
【０１９５】
上で述べたように、本発明では、銅管は、特に、アンテナの脚部を形成し、引用されている最新技術から知られるようなコイルを形成しない。
【０１９６】
アンテナは、横断するより短い接続要素によって端部が相互接続されている2つの平行なより長い導電性脚部を有する基本共振メッシュを含み得る。基本共振メッシュのそのような設計は、大面積アンテナを構成するための複数のメッシュの効果的な相互接続を可能にする。
【０１９７】
特に平行な導電性脚部を有する、基本共振メッシュは、特に、はしご形共振アンテナを形成するために共通脚部によって相互接続される。これらの脚部は、ラダースポーク(ladder spoke)を形成する。そのような設計は、アンテナ表面全体にわたる電流の明確に定められた振幅分布を有する非常に大きいアンテナを構成することを可能にする。
【０１９８】
アンテナの設計は、特に、各共振周波数がアンテナ脚部内の正弦波電流分布に対応するような設計である。これは、特に、すべてのコンデンサが同じキャパシタンスを有する場合、およびすべての脚部が同一である(同じインダクタンス)である場合のものである。
【０１９９】
アンテナ脚部内を流れる共振電流は、高く、均一な電子密度を発生させる。したがって、プラズマが大きな表面にわたって生成され、これはプラズマゾーン全体内において、また広い表面にまたがって良好な均質性を有する。
【０２００】
本発明の一実施形態において、ウェブ状基材の輸送方向は、導電性脚部に平行である。
【０２０１】
本発明の別の実施形態において、ウェブ状基材の輸送方向は、導電性脚部に対してある角度を成し、特には垂直である。この構成において、ウェブ状基材表面のプラズマ処理は、より均一である。
【０２０２】
アンテナの第1の実施形態によれば、横断するより短い接続要素は、対向するコンデンサを備える。
【０２０３】
アンテナの第2の実施形態によれば、平行なより長い導電性脚部は、それぞれの導電性脚部の長さ部分と長さ部分との間に各々直列に接続されている対向するコンデンサを備える。
【０２０４】
より長い導電性脚部は、それぞれの導電性脚部の少なくとも2つの長さ部分の間に配置構成される1つのコンデンサを備える。
【０２０５】
これらの脚部が銅管によって形成される場合、導電性脚部の前記長さ部分は、個別の銅管によって形成される。
【０２０６】
この実施形態は、ウェブ状基材の輸送方向が、導電性脚部に垂直である場合に特に当てはまる。
【０２０７】
この実施形態は、アンテナに印加されるRF電圧を下げることを可能にする。
【０２０８】
両方の実施形態は組み合わされてもよく、第1の対向するコンデンサは、横断するより短い接続要素内で接続され、第2の対向するコンデンサは、導電性脚部内で接続される。
【０２０９】
延長アンテナは、複数の相互接続された基本共振メッシュを有し、アンテナは、その共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数に励起されるので、アンテナの基本要素メッシュ内の電流の振幅分布は、安定しており、アンテナの表面全体にわたって非常に明確に定められ得る。
【０２１０】
電流振幅の分布は、RF発生器によってどのアンテナ共振周波数が励起されるべきかを選択することによって制御され得る。
【０２１１】
アンテナの表面全体にわたる非常に明確に定められた電流振幅分布からの結果として、プラズマの非常に明確に定められた分布が本発明のアンテナによって生成され得る。
【０２１２】
プラズマは、高い電流密度を有する領域からより低い電流密度を有する領域へ素早く拡散することを考慮すると、プラズマのより均一な分布が本発明のアンテナによって形成され得る。
【０２１３】
プラズマの存在は、本質的に誘導結合があることにより、共振周波数値にわずかに影響を及ぼす。
【０２１４】
周波数偏移を補償するために、本発明によるプラズマ処理ユニットは、シールドとも称される、導電性プレートを備えることができる。導電性プレートは、特にアンテナに平行に配置構成される。導電性プレートは、特にアンテナの近くに配置構成される。導電性プレートは、特に接地される。導電性プレートは、特に金属から作られる。導電性プレートは、ウェブ状基材の処理経路セクションから離れる方向に面するアンテナの側、すなわち、プラズマゾーン、および分離表面上にそれぞれ配置構成される。
【０２１５】
本発明の一実施形態において、脚部、および特に、脚部を形成する銅管は、誘電体材料中に埋め込まれる。誘電体材料は、脚部から熱を取り除くために、特に、高い熱伝導率を有する。さらに、誘電体材料は、特に、デバイスに堅牢性をもたらす。
【０２１６】
一実施形態において、延長アンテナ全体が誘電体材料中に埋め込まれる。
【０２１７】
誘電体材料は、発泡体であってよい。
【０２１８】
誘電体材料は、シリコーンエラストマーであってよい。誘電体材料は、シリカまたはアルミナから作られてもよい。
【０２１９】
プラズマ処理ユニットは、特に、誘電体材料中に埋め込まれた延長アンテナを有するプラズマ源アセンブリを備え得る。プラズマ源アセンブリは、分離表面を形成する誘電体カバープレートによってプラズマゾーンに面する側上で境界を定められ得る。
【０２２０】
カバープレートの反対側にある、プラズマ源アセンブリは、ベースプレートを形成する導電性プレートによって境界を定められ得る。
【０２２１】
接続側のプラズマ源アセンブリは、フレーム構造体によって境界を定められ得る。
【０２２２】
平面アンテナの場合、プラズマ源アセンブリは、特にフラットベッドアセンブリとして設計される。
【０２２３】
導電性プレートおよびカバープレートは、特に互いに平行に走る。したがって、誘電体材料中に埋め込まれている延長アンテナは、カバープレートとベースプレートとの間にサンドイッチ状に挟まれる。
【０２２４】
本発明の一実施形態において、位置、特にアンテナに相対的な導電性プレートの距離を調整するための手段が設けられるものとしてよく、これによりアンテナの共振周波数が(微)調整され得る。導電性プレートは、特にアンテナの近くにある。
【０２２５】
アンテナとの導電性プレートの相対的位置を調整することによって、アンテナの共振周波数は、RF発生器励起周波数に対応するように同調され得る。
【０２２６】
さらに、導電性プレートの相対的位置を調整することによって、プラズマ内の波のエネルギー付与パターンが影響を受けることがあり、これは、プラズマEMノーマルモードの境界条件を調整するための手段として使用され得る。
【０２２７】
しかしながら、共振周波数は異なるコンデンサを選択することによっても構成され得るので、導電性プレートは本発明の本質的特徴ではない。
【０２２８】
延長アンテナの両側において、各場合において延長アンテナをプラズマゾーンから分離する分離表面が形成される場合、プラズマ源アセンブリは、導電性ベースプレートの代わりに第2の誘電体カバープレートを含み得る。
【０２２９】
しかしながら、そのような配置構成では、分離表面は、各場合において、ウェブ状基材の処理経路セクションによって延長アンテナの両側にも形成され得る。
【０２３０】
知られている誘導結合プラズマ源では、電力注入問題(非常に高い電流/電圧が整合素子および給電ライン内に入る)のせいでアップスケーリングを試みる際に問題に直面する。
【０２３１】
本発明による共振アンテナは、特に、有限および非無効インピーダンス(finite and non-reactive impedance)を特徴とする。すなわち、本発明のアンテナは、純粋に実数のインピーダンス(典型的には、プラズマに結合されたときに50オームに近い)を示し、したがってアンテナサイズから独立している。これは、プラズマ源の都合のよいアップスケーリングで大面積プラズマゾーンを、たとえば、最大数メートルまでの長さのプラズマゾーンを形成することを可能にする。したがって、処理済み表面は、大幅に拡大され得る。
【０２３２】
これは、インピーダンスは純粋に抵抗であることを意味する。これは、最新技術の導入において言及されているようにコイルを有するCCPまたは標準ICPシステムとは対照的である。
【０２３３】
CCPシステムは、たとえば、インピーダンスZ=1/Aを有し、Aは電極の表面積である。表面積が広い場合には、Aは大きく、Zは小さい。Zは、極端に広い表面積ではゼロに近づく。しかしながら、Zが小さい場合には、非常に大きい電流が発生する。
【０２３４】
その一方で、最新技術において知られているコイルを有する標準ICPシステムについては、インピーダンスはZ=N*Rであり、Nはコイルの巻き数であり、Rはコイルの有限な直径である。大きい表面積では、これによりインピーダンスが非常に高くなり、電流は小さく、電圧は非常に高くなる。
【０２３５】
本発明によるアンテナは、特に、共振アンテナであり、インピーダンスZが有限および非無効であることを意味する。したがって、最大数平方メートルまでのほとんどいかなるサイズのアンテナであっても組み立てることを期待できる。
【０２３６】
一実施形態によれば、本発明による処理ステーションは、延長アンテナの付近に磁場、特に静磁場を発生するためのシステムをさらに備え得る。そのような磁場では、平面偏波ヘリコン状波がプラズマ内で励起されるものとしてよく、装置の処理速度は改善される。
【０２３７】
磁場は、永久磁石またはDC(直流)コイルによって発生させることができる。
【０２３８】
本発明の実施形態のさらなる発展によれば、デバイスは、永久磁石の配列を備え得る。磁石の配列は、特に延長アンテナに平行に配置構成される。平面アンテナの場合、磁石の配列は、平面内に置かれる。磁石は、特に、延長アンテナから離れる方向に面する処理経路セクション内のウェブ状基材の側部に配置構成される。
【０２３９】
完全を期すために、デバイスは、DC(直流)を前記延長アンテナ内に高周波電流に重ね合わせて注入し、前記DCが延長アンテナの付近に磁場を発生させるようにするための手段をさらに備え得ることが言及される。
【０２４０】
この手段は、DC発生器を備え得る。
【０２４１】
DC(直流)は、特に、アンテナの導電性脚部内に注入される。アンテナは、特に各導電性脚部の両端の端部においてDC(直流)を供給され得る。
【０２４２】
DC(直流)は、特に、チョークコイルを通じて導電性脚部に供給される。
【０２４３】
一実施形態によれば、アンテナは、2つの異なる、すなわち、隔たっている、注入点のところで少なくとも2つの移相されたRF電力信号を供給され、その結果、アンテナの脚部内の電流分布の時間とともに平行移動する。言い替えれば、この結果、進行電流分布が生じる。このような手順は、「二相供給(bi-phased feeding)」とも称される。したがって、無線周波発生器は、2つの移相されたRF電力信号をアンテナに供給するように適合される。
【０２４４】
したがって、プラズマ分布は、アンテナの表面全体にわたって時間とともに平行移動する。この結果、より均一な処理分布、すなわち、プラズマ加熱が生じる。さらに、進行電流分布は、ヘリコン状波励起を大きく増強する。
【０２４５】
移相された信号は、いくつかのRF発生器を組み合わせることによって得られるものとしてよい。移相された信号は、電力分配器と移相器とによって単一の発生器から出る信号を分割することによっても得ることができる。
【０２４６】
ヘリコン波放電は、高密度プラズマを効率的に発生させることが知られており、エッチング、堆積、スパッタリングのような、半導体加工のための高密度プラズマツールとして活用されている。
【０２４７】
ヘリコン波は、磁場の存在下でプラズマ内に存在し得る低周波数電磁波である。
【０２４８】
ヘリコン放電は、高周波加熱を通じて誘起されるヘリコン波によるプラズマの励起である。ヘリコンプラズマ源と誘導結合プラズマとの間の差は、アンテナの軸に沿って向き付けられる磁場の存在である。この磁場の存在により、典型的なICP(誘導結合プラズマ)に比べてイオン化効率が高く、電子密度が高いヘリコン動作モードが生じる。
【０２４９】
ウェブ状基材は、可撓性材料である。可撓性とは、ウェブ状基材が、構造的な損傷を負わずに曲げられ得ることを意味する。
【０２５０】
ウェブ状基材は、単層または多層膜であってよい。多層膜は、特に、キャリアフィルムを含む。単層または多層膜は、特に、ポリマー材料を含むか、またはそれからなる。特に、多層膜の少なくとも1つの層はポリマー薄膜である。一実施形態において、ウェブ状基材は、ポリマー材料から作られるキャリアフィルムによる多層膜である。
【０２５１】
ウェブ状基材、すなわち、ポリマー薄膜またはポリマー薄膜の層、たとえば、キャリアフィルムは、たとえば、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、またはポリエチレンナフタレートのような、ポリエステルであってもよい。ウェブ状基材または膜は、たとえば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、またはシクロオレフィン(コ)ポリマーのような、ポリアルケンであってもよい。ウェブ状基材または膜は、ポリアミド(PA)、エチルビニルアルコール(EVOH)、または液晶ポリマー(LCP)であってもよい。ウェブ状基材または膜は、たとえば、ポリ塩化ビニル(PVC)またはポリ塩化ビニリデン(PVDC)のような、ハロゲン化プラスチックであってもよい。
【０２５２】
本発明は、上で説明されているようなデバイスによりプラズマ増強プロセスでウェブ状基材を連続的に処理するための方法にも関する。方法は、
-  ウェブ状基材に、アンワインドローラー上に置かれている第1のウェブ端部セクション、リワインドローラー上に置かれている第2のウェブ端部セクション、および中間ウェブセクションを設けるステップと、
-  処理ステーション内のプラズマ処理ユニットのプラズマゾーン内にプラズマを発生させるステップと、
-  特には連続的に、アンワインドローラーからウェブ状基材をアンワインドし、特には連続的に、リワインドローラーによってウェブ状基材をリワインドするステップと、それによって、
-  特には連続的に、プラズマ処理ユニットのプラズマゾーンを通り少なくとも1つの処理ステーション内の処理経路セクションに沿ってウェブ状基材の中間ウェブセクションを輸送し、およびそれによってウェブ状基材の表面をプラズマ処理するステップと
を含む。
【０２５３】
本発明によるデバイスは、次の利点のうちの少なくとも1つを有する。
-  発生するプラズマの高い均一性により、処理、高品質表面処理、特にコーティングが達成される。
-  デバイスが特にエッジ効果なしでウェブ状基材の連続処理を可能にする。
-  デバイスがウェブ状基材の大面積処理を可能にする。
-  デバイスがウェブ状基材の両側で同時処理、特にコーティングを行うことを可能にする。
-  デバイスが1つのプロセスシーケンスでウェブ状基材上の多層コーティングを可能にする。
-  デバイスが1つのプロセスシーケンスでウェブ状基材上の類似のまたは異なる処理のシーケンスを可能にする。
-  デバイスが、ウェブ状基材に対するいくつかのプラズマ処理ステーションがデバイス内に設けられるとしても省スペースになるように設計できる。
-  デバイスの設計が単純である。
-  本発明がデバイスのモジュール式セットアップを可能にする。したがって、単一のデバイスがウェブ処理の異なるニーズに対して適合され得る。
-  デバイスが、より高速なライン速度(ウェブ状基材の輸送速度)、たとえば、400m/分(メートル/分)で動作することができる。プラズマ処理ステーションの省スペース配置構成により、本発明は、2つ、3つ、さらにはそれ以上の処理ステーションを直列に配置構成し、同じ処理プロセスを実行してプロセス方向にプラズマゾーンを2倍、3倍など増大させることを可能にする。結果として、輸送速度の2倍(800m/分)または3倍(1200m/分)などが達成される。
-  生成されるプラズマの密度が高いことにより、デバイスは、バリアコーティングに対してより高い堆積速度で動作することができる。動的成長速度は、たとえば、2μm/分(マイクロメートル/分)とすることができる。
-  プラズマ処理ユニットは、たとえば、回転電極のような可動部分を含まない。
-  デバイスは、誘導結合プラズマを発生し、マグネトロン技術による容量結合プラズマの場合のように電極/対向電極の配置構成を含まなくてもよい。電力は、むしろ、プラズマに誘導結合される。
-  ポリマー膜内にピンホールを引き起こし得る、プラズマアーク放電がない。
-  ウェブ状基材は、処理中に支持体によって支持されなくてよい。
-  ウェブ状基材の廃棄は、セットアップ時の廃棄のみが生じ、トリミング時の廃棄はないので低減される。エッジトリミングは不要である。
-  本発明による誘導結合プラズマ発生技術は、プラズマゾーンの寸法を制限しない。すなわち、アップスケーリングに関する技術ベースの制限はない。
【０２５４】
「特に」という定式的表現に結びつけて開示されている特徴は、本発明の任意選択の特徴と考えられるべきである。
【０２５５】
本発明によるデバイスの例示的な実施形態は、次の図に関連して説明される。図は概略を示している。
【図面の簡単な説明】
【０２５６】
【図１ａ】平面アンテナに対する基本メッシュの第1の実施形態およびその等価電気回路を示す図である。
【図１ｂ】平面アンテナに対する基本メッシュの第1の実施形態およびその等価電気回路を示す図である。
【図１ｃ】第1の実施形態による一連の基本メッシュを有するハイパスアンテナを示す図である。
【図２ａ】平面アンテナに対する基本メッシュの第2の実施形態およびその等価電気回路を示す図である。
【図２ｂ】平面アンテナに対する基本メッシュの第2の実施形態およびその等価電気回路を示す図である。
【図２ｃ】第2の実施形態による一連の基本メッシュを有するローパスアンテナを示す図である。
【図３ａ】平面アンテナに対する基本メッシュの第3の実施形態およびその等価電気回路を示す図である。
【図３ｂ】平面アンテナに対する基本メッシュの第3の実施形態およびその等価電気回路を示す図である。
【図３ｃ】第3の実施形態による基本メッシュを有するハイブリッドアンテナを示す図である。
【図４】本発明によるデバイスの第1の実施形態を示す図である。
【図５】本発明によるデバイスの第2の実施形態を示す図である。
【図６ａ】本発明によるデバイスの第3の実施形態を示す図である。
【図６ｂ】図6aに従ってデバイスで処理されるウェブ状基材の断面図である。
【図７ａ】本発明によるデバイスの第4の実施形態を示す図である。
【図７ｂ】図7aに従ってデバイスで処理されるウェブ状基材の断面図である。
【図８】本発明による処理ステーションの実施形態を示す図である。
【図９】本発明による処理ステーションにおけるウェブラン(web run)のさらなる実施形態を示す図である。
【図１０】本発明による処理ステーションにおけるウェブランのさらなる実施形態を示す図である。
【図１１】本発明によるプラズマ源アセンブリの一実施形態を示す図である。
【図１２】本発明によるデバイスの特定の実施形態の組立スケッチである。
【図１３】回転可能ドラムを有するプラズマ処理ユニットの第1の実施形態を示す図である。
【図１４】回転可能ドラムを有するプラズマ処理ユニットの第2の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明による処理ステーションのさらなる実施形態を示す図である。
【図１６】本発明による処理ステーションのさらなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０２５７】
本発明によれば、複数の基本共振メッシュを有する平面アンテナは、大面積プラズマを発生させるための発生源として備えられる。
【０２５８】
図1、図2、および図3は、そのような基本メッシュM1および対応する等価電気回路E1に対する3つの実施形態を示している。
【０２５９】
各基本メッシュM1は、横断するより短い接続要素3および4によって端部が相互接続されている2つの平行なより長い導電性脚部1および2を有する。より長い接続脚部1および2は、本質的に誘導性コンポーネントとして働く。各基本メッシュは、少なくとも2つの対向するコンデンサ5および6(図1a、図2a、図3a)を有する。
【０２６０】
図1のハイパスメッシュでは、対向するコンデンサ5および6は、前記より短い接続要素3および4を構成する。
【０２６１】
図2のローパスメッシュでは、対向するコンデンサ5および6は、各々、それぞれの導電性脚部1または2の2つの長さ部分1a、1b、または2a、2bの間で直列に接続されている。
【０２６２】
図3のパスバンドメッシュでは、2つの第1の対向するコンデンサ5および6は、前記より短い接続要素3および4を構成し、2つの第2のコンデンサ5aおよび6aは、各々、それぞれの導電性脚部1または2の2つの長さ部分1a、1b、または2a、2bの間で直列に接続されている。
【０２６３】
各基本メッシュは、対応する等価電気回路E1(図1b、図2b、図3b)上に示されているように共振L-Cループを形成する。
【０２６４】
いくつかの基本メッシュは、所望の寸法の平面アンテナを形成するように相互接続される。
【０２６５】
たとえば、図1cは、はしご形共振アンテナを形成するように相互接続されている、図1bによる一連の基本ハイパスメッシュM1、M2、M3から作られるハイパスアンテナ9.1(9と総称される)を示している。
【０２６６】
図2cは、はしご形共振アンテナを形成するように相互接続されている、図2bによる一連のローパスメッシュM1、M2、M3から作られるローパスアンテナ9.2を示している。
【０２６７】
図3cは、はしご形共振アンテナを形成するように相互接続されている、図3bによる一連の基本メッシュM1、M2、M3から作られるハイブリッドアンテナ9.3を示している。
【０２６８】
3つすべての実施形態において、メッシュM1およびM2などの隣接するメッシュは、共通導電性脚部2を有する。
【０２６９】
Nがアンテナの脚部の数である場合、前記アンテナは、N-1個の共振周波数をもたらす。
【０２７０】
これらの共振周波数の値は、脚部1、2の幾何学的形状(長さ、直径、2つの隣接する脚部の間の距離、...)およびコンデンサ5、6の値に依存する。
【０２７１】
アンテナは、たとえば50kWおよび13.56MHzで動作し得る。
【０２７２】
すべてのコンデンサ5、6が同じキャパシタンスを有する場合、およびすべての脚部1、2が同一である(同じインダクタンスを有する)場合、各共振周波数は、たとえば欧州特許公開第2 396 804 B1号の図7に示されているように、脚部1、2などのアンテナ脚部内の正弦波電流分布に対応する。
【０２７３】
共振周波数にて励起されたときに、アンテナは、非常に明確に定められた正弦波空間構造を有する電磁(EM)場パターンを生成する。これは、プラズマ内にEMノーマルモードの励起に対する制御を高めることができる(ノーマルモード=固有関数)。アンテナは、常に、共振周波数の1つ、またはいくつかにて励起される(または給電される)。
【０２７４】
多様なEM波がプラズマ内で励起され得る。波のいくつかのカテゴリは、プラズマが磁化された場合にのみ、たとえばヘリコン波として存在し得る。
【０２７５】
ヘリコン波は興味深いものであるが、それは、減衰するときに、プラズマの強い加熱をもたらし、次いで、高い電子密度をもたらすからである。平面偏波「ヘリコン状」波は、プラズマスラブ内で、典型的には無線周波(RF)範囲(typ.1〜100MHz)で励起され得る。したがって、好ましい一実施形態において、静磁場は、アンテナおよびプロセス室の付近に印加される。
【０２７６】
これは、アンテナは本質的にプラズマとの誘導結合を用いて(静)磁場なしで動作することもできるので、プラズマがアンテナによって発生させられる厳密な要求条件ではないことに留意されたい。
【０２７７】
(静)磁場は、欧州特許公開第2 396 804 B1号の図11および図12に示されているような永久磁石などの、異なる手段、または欧州特許公開第2 396 804 B1号の図18に示されているようなチョークコイルを通じて各場合において導電性脚部の両端においてアンテナ内に注入されるDC(直流)によって発生させられ得る。
【０２７８】
RF発生器周波数がアンテナの所望の共振周波数に対応している限り、RFエネルギーは、アンテナ構造体上のどこにでも注入されてよい。実際のところ、アンテナが共振周波数にて励起される場合、電流分布は、RF注入点の局在性の影響を受けない。しかし、RF発生器から「見える」アンテナインピーダンスは、これらの注入点に依存する。この観点から、構造体の至るところで、すなわち、欧州特許公開第2 396 804 B1号の図13または図14に示されているような端部注入点で、アンテナに給電することは一般的によいことではあるが、必要というわけではない。欧州特許公開第2 396 804 B1号の図13では、RF発生器は、2つの対向する端点においてアンテナに給電する。欧州特許公開第2 396 804 B1号の図14では、RF発生器は、2つの下側端部注入点においてアンテナに給電する。
【０２７９】
アンテナの四相(または二相)給電も可能である。そのような構成の一例は、欧州特許公開第2 396 804 B1号の図9に示されている。この実施形態によれば、アンテナの最初の脚部および最後の脚部は、各々補償コンデンサを含む戻りラインを用いて両端において一緒に接続される。補償コンデンサの値は、2つの一番端の脚部の間の距離に対応するために必要な、長い導体のインダクタンスを補償するように調整される。二相給電の原理は、2つの移相信号が注入点などの2つの隔たる注入点のところで注入されるアンテナを励起するというものである。
【０２８０】
図4、図5、図6a、および図7aは、モジュールレイアウトを使用する本発明によるデバイス10.1、10.2、10.3、10.4(10と総称される)の異なる実施形態を非常に大まかな形で示している。
【０２８１】
基本的に、デバイス10のレイアウトは、デバイスがウェブ状基材の輸送経路T1がボトムアップである第1のプロセスセクションを形成し、デバイスがウェブ状基材の輸送経路T2がトップダウンである第2のプロセスセクションを形成するようなレイアウトである。
【０２８２】
デバイスは、アンワインドローラー20およびリワインドローラー21を有する基本モジュール25aを備える。基本モジュール25aは、また、ローラー20、21(図示せず)を駆動するための駆動装置も含む。基本モジュール25aは、たとえば図12による実施形態に示されているような処理ステーション、たとえば前処理ステーションも含み得る。
【０２８３】
デバイス10は、基本モジュール25aの上に配置構成されている少なくとも1つの処理モジュール25b、25'b、25''bをさらに備える。少なくとも1つの処理モジュール25b、25'b、25''bは、第1および第2の処理ステーション12a、12bを含み、各々プロセス室とプロセス室を真空にするためのポンプシステム19とを備える。ポンプシステム19は、領域内の圧力を低減し、たとえば数Paの圧力を維持する。
【０２８４】
もちろん、各場合において、ガス供給システムは、プロセス室にプロセスガスを給送するために設けられる。しかしながら、簡潔にするため、ガス供給システムは図4、図5、図6、および図7に示されていない。
【０２８５】
処理ステーション12a、12bは、並べて配置構成され、第1の処理ステーション12aにおけるウェブ状基材のプロセス方向、すなわち、輸送経路T1は、ボトムアップであり、第2の処理ステーション12bでは、トップダウンである。
【０２８６】
各処理ステーション12a、12bは、ウェブ状基材に対する給送および放出通路開口部をさらに備える。通路開口部は、モジュールとモジュールとの間にプロセス接合部を形成する。
【０２８７】
モジュール式デバイス10の上部に、すなわち、少なくとも1つの処理モジュール25b、25'b、25''bの上に、偏向モジュール25c、すなわち、最上位モジュールが配置構成される。偏向モジュール25cは、ボトムアップ方向T1からトップダウン方向T2にウェブ状基材15を偏向させる2つの偏向ローラー22a、22bを含む。
【０２８８】
本発明の場合において、偏向ローラー22a、22bは、スパンローラーとしても使用され、これは基本モジュール25a内のスパンローラー16、17と一緒に少なくとも1つの処理モジュール25b、25'b、25''bの処理ステーション12a、12b内のウェブ状基材15に対するフリースパンを形成する。
【０２８９】
少なくとも1つの処理モジュール25b、25'b、25''bの各処理ステーション12a、12bは、たとえば図1から図3に示されているようにフラットアンテナを有する少なくとも1つのプラズマ処理ユニット13a、13bを含む。少なくとも1つのプラズマ処理ユニット13a、13bは、たとえば、図11に示されているようなプラズマ源アセンブリ80を備える。
【０２９０】
少なくとも1つのプラズマ処理ユニット13a、13bの平面アンテナ9は、垂直(X)に整列され、ウェブ状基材15に平行に走る。ウェブ状基材15と少なくとも1つのプラズマ処理ユニット13a、13bのアンテナとの間に、プラズマゾーン14a、14bに面するウェブ状基材の表面を処理するための垂直平面状プラズマゾーン14a、14bが形成される。
【０２９１】
ウェブ状基材15を処理するために、未処理ウェブ状基材15aは、アンワインドローラー20から連続的にアンワインドされ、偏向およびスパンローラー16によってボトムアップ方向に偏向される。ウェブ状基材は、給送通路開口部(図示せず)を通って少なくとも1つの処理モジュール25b、25'b、25''bの第1の処理ステーション12aのプロセス室に入り、第1の処理ステーション12aを通して輸送される。それによって、ウェブ状基材15は、プラズマゾーン14aを通ってボトムアップ方向に輸送され、第1の処理ステーション12aのプラズマ処理ユニット13aによって生成されるプラズマによって連続的に処理される。
【０２９２】
ウェブ状基材15は、放出通路開口部(図示せず)を通って第1の処理ステーション12aのプロセス室から出て、偏向モジュール25c内に入る。偏向モジュール25cにおいて、ウェブ状基材15は、偏向およびスパンローラー22a、22bによってボトムアップ方向からトップダウン方向T2に偏向される。
【０２９３】
ウェブ状基材15は、その輸送中に、偏向モジュール25cを出て、トップダウン方向に給送通路開口部(図示せず)により第2の処理ステーション12bのプロセス室に入る。それによって、ウェブ状基材15は、プラズマゾーン14bを通ってトップダウン方向に輸送され、第2の処理ステーション12bのプラズマ処理ユニット13bによって生成されるプラズマによって連続的に処理される。
【０２９４】
ウェブ状基材15は、トップダウン方向に放出通路開口部(図示せず)を通って第2の処理ステーション12bのプロセス室から出て、基本モジュール25a内に入る。基本モジュール25aでは、処理済みウェブ状基材15bは、リワインドローラー21によってリワインドされる。
【０２９５】
図4、図6a、および図7aによるデバイス10.1、10.3、10.4は、基本モジュール25aと偏向モジュール25cとの間に配置構成されているちょうど1つの処理モジュール25b、25'b、25''bを含む。
【０２９６】
処理モジュール25bの第1および第2のステーション12a、12bは、連携して、ウェブ状基材15の同じ表面の、同じ処理、たとえばコーティングのために2つのプラズマゾーンを形成する。ボトムアップ方向の第1の処理ステーション12aおよびトップダウン方向の第2の処理ステーション12bにおけるウェブ表面の二重処理により、処理プロセスの効率は増大する。
【０２９７】
処理を倍にすることで、ウェブ表面に対して処理工程が1回だけである場合と比べて同じプロセス速度でより厚いコーティングを形成すること、または2倍の速度で同じ品質のコーティングを形成することが可能になる。
【０２９８】
図4による実施形態において、プロセス速度は、処理ステーション12aが1つだけの場合には200m/分であるのが、最大400m/分まで高速化することができる。比較のため1つの処理ドラムを有する知られているプラズマ容量結合マグネトロンデバイスのライン速度は100m/分である。
【０２９９】
図5によるデバイス10.2は、上で説明されているような2つの同一の処理モジュール25bを含む。処理モジュール25bは、基本モジュール25aと偏向モジュール25cとの間で互いの上に配置構成される。
【０３００】
この配置構成によれば、ウェブ状基材は、2つの処理モジュール25bの処理ステーション12a、12bを通り第1のボトムアッププロセスセクションにおいて、また、同じ2つの処理モジュール25bの別の2つの処理ステーション12c、12dを通り次の第2のトップダウンプロセスセクションにおいて輸送される。4つの処理ステーション12a、12b、12c、12dの各々は、プラズマゾーン14a、14b、14c、14dを形成するプラズマ処理ユニット13a、13b、13c、13dを含む。
【０３０１】
したがって、処理ゾーンは4倍になる。すなわち、プロセス速度は、処理モジュール25bが1つだけの場合には400m/分であるのが、最大800m/分まで高速化することができる。
【０３０２】
それぞれの場合における図6aおよび図7aによるデバイスの処理ステーション12a、12bは、第1および第2のプラズマ処理ユニット(13a、13'a)、(13b、13'b)を含み、これらは、ウェブ状基材の処理経路がプラズマ処理ユニット(13a、13'a)、(13b、13'b)の各対間に走るように互いに対向して配置構成されている。ウェブ状基材15とプラズマ処理ユニット(13a、13'a)、(13b、13'b)との間で、各場合において、プラズマゾーン(14a、14'a)、(14b、14'b)が形成され、それにより、ウェブ状基材15の両側が同時に処理される。
【０３０３】
図6aによるデバイスにおいて、第1のボトムアップ処理ステーション12aにおけるウェブ状基材30c(図6bも参照)は、第1のプラズマ処理ユニット13aによって第1のコーティング30b、たとえば、バリアコーティングで第1のウェブ状基材の側部に、および第2のプラズマ処理ユニット13'aによって第2のコーティング30dで第2のウェブ状基材の側部にコーティングされる。
【０３０４】
その後、第2のトップダウン処理ステーション12b内のウェブ状基材30は、第1のプラズマ処理ユニット13bによって第3のコーティング30a、たとえば第2のバリアコーティングで第1のウェブ状基材の側部に、および第2のプラズマ処理ユニット13'bによってさらなる第2のコーティング30dで第2のウェブ状基材の側部に再びコーティングされる。
【０３０５】
異なるコーティング層30a、30bは、1つのプラズマ処理ユニット13a、13bでのみコーティングされるので、プロセス速度は比較的遅く、約200m/分である。しかしながら、戻る際には、ウェブ状基材は、述べられているプロセス速度の範囲内で両側に、多層でコーティングされる。
【０３０６】
図7aによるデバイスにおいて、第1のボトムアップ処理ステーション12aにおけるウェブ状基材31b(図7bも参照)は、第1のプラズマ処理ユニット13aによって第1のコーティング31a、たとえば、バリアコーティングで第1のウェブ状基材の側部に、および第2のプラズマ処理ユニット13'aによって第2のコーティング31cで第2のウェブ状基材の側部にコーティングされる。
【０３０７】
その後、第2のトップダウン処理ステーション12b内のウェブ状基材31は、第1のプラズマ処理ユニット13bによって同じ第1のコーティング31aで第1のウェブ状基材の側部に再び、および第2のプラズマ処理ユニット13'bによって同じ第2のコーティング31cで第2のウェブ状基材の側部に再びコーティングされる。
【０３０８】
ウェブ状基材の両側のコーティング層31a、31cは、各場合において2つのプラズマ処理ユニット(13a、13'a)、(13b、13'b)上にコーティングされるので、プロセス速度はより高速になり、約400m/分に達する。
【０３０９】
図8は、処理ステーション40をより詳しく示す概略図である。処理ステーション40は、入って来るウェブ状基材47aに対する給送通路開口部48a、および出て行く処理済みウェブ状基材47cに対する放出通路開口部48bを有するプロセス室50を画成する。処理ステーション40は、プロセス室50内に低圧を発生させるためのポンプシステム42をさらに備える。
【０３１０】
プロセス室50内に、平面アンテナ9を含むプラズマ源アセンブリを有するプラズマ処理ユニット45が配置構成される。平面アンテナ9は、RF発生器41に接続される。
【０３１１】
プラズマ処理ユニット45は、バイアス電極44を有するバイアス電極配置構成も含む。バイアス電極44は、プラズマ源アセンブリに対向するように配置構成され、平面アンテナ9の領域全体にわたって延在する。バイアス電極44は、平面アンテナ9に平行に走る。バイアス電極44は、RF発生器52によって給電される。RF発生器52とバイアス電極44とを相互接続するマッチング回路51が設けられる。
【０３１２】
バイアス電極は、コーティング成長プロセスにおいてコーティングへのイオン衝撃の制御を目的とするものである。特に、コーティング密度、コーティングの化学的性質(たとえば、水素対炭素比および炭素原子軌道混成、sp2/sp3)、およびコーティング非晶質化は、制御することができる。コーティング成長時間全体ではイオン衝撃が存在するので、得られるコーティングは等方性を有する。
【０３１３】
図8による実施形態の修正によれば、バイアス電極44aは、プロセス方向に見たときに平面アンテナ9の領域の一部の上にのみ延在する。この修正によれば、得られるコーティングは、異方特性を示す。
【０３１４】
バイアス電極配置構成なしで図8による処理ステーション40を動作させることも可能である。
【０３１５】
プロセス室50内のウェブ状基材47は、プラズマ源アセンブリとバイアス電極44との間の処理経路セクションに沿って輸送される。プラズマ内の処理経路セクションの長さは、たとえば、0.2から1mであるものとしてよい。
【０３１６】
処理経路セクション、およびしたがって、処理経路セクション内のウェブ状基材47bは、プラズマゾーン46が処理経路セクション内のウェブ状基材47bと分離平面との間に形成されるようにプラズマ源アセンブリの分離平面まで一定の距離を走る。したがって、プラズマゾーン46内で発生するプラズマは、ウェブ状基材47bと分離平面との間に閉じ込められる。
【０３１７】
プロセス室50内に、互いに相隔てて並び、ウェブ状基材47に対してフリースパンを形成するスパン部材の機能を持つ2つの偏向ローラー49a、49bが設けられる。ウェブ状基材47b用の処理経路セクションは、このフリースパン内にある。
【０３１８】
さらに、プロセスガスをプラズマゾーン46内に供給するガス供給システム43が備えられる。
【０３１９】
図9および図10は、たとえば、図8によるプラズマ処理ユニットのプロセス室内のウェブランの異なるレイアウトを示している。図9および図10は、プラズマ源アセンブリがRF発生器51、61に接続されているプラズマ処理ユニット55、65も示している。さらに、図9および図10は、入ってくるウェブ状基材57a、67aおよび出て行く処理済みウェブ状基材57c、67dを示している。
【０３２０】
図9において、スパン部材を形成する偏向ローラー59a、59bは、ウェブ状基材のフリースパンおよびしたがって処理経路セクションがプラズマ処理ユニット55の分離平面に近づき、プラズマゾーン56がプラズマ処理ユニット55の平面アンテナから離れる方向に面する処理経路セクション内のウェブ状基材57bの側部に配置構成されるように配置構成される。
【０３２１】
図10において、第1および第2の偏向ローラー69a、69bは、第1および第2のスパン部材を形成し、ウェブ状基材67bの第1のフリースパンおよびしたがって第1の処理経路セクションがプラズマ処理ユニット65の分離平面の近くに形成されるように配置構成される。これは、プラズマゾーン66がプラズマ処理ユニット65の平面アンテナから離れる方向に面する処理経路セクションに沿ってウェブ状基材67bの側部に形成されるようなものである。
【０３２２】
ウェブ状基材67は、ウェブ状基材67が第3のスパン部材を形成する第3の偏向ローラー69cの方へ反対方向に走るように第2の偏向ローラー69b上で偏向される。第2および第3の偏向ローラー69b、69cは、ウェブ状基材67cの第2のフリースパンおよびしたがって第2の処理経路セクションが形成され、プラズマ処理ユニット65の分離平面から相隔てて並ぶように配置構成される。これは、プラズマゾーン66が、ウェブ状基材67b、67cの第1のフリースパンと第2のフリースパンとの間、すなわち、第1の処理経路セクションと第2の処理経路セクションとの間に配置構成されるようなものである。
【０３２３】
処理済みウェブ状基材57cは、プロセス室(図示せず)から出る前にさらなる偏向ローラー69dによって偏向される。
【０３２４】
図4、図5、図6a、図7a、図8、図9、図10による、ただし、さらに図12によるプラズマ源アセンブリは、図11に従って設計され得る。図11は、プラズマ源アセンブリ80とRF発生器82とを有するプラズマ処理ユニットを示している。プラズマ源アセンブリ80は、たとえばRF発生器82に接続される図1、図2、および図3に示されているような平面アンテナ9を備える。
【０３２５】
平面アンテナ9は、誘電体材料83中に埋め込まれる。プラズマ源アセンブリ80は、プラズマ源アセンブリ80の下側終端部を画成する、たとえば、金属の導電性底部板85をさらに備える。プラズマ源アセンブリ80は、プラズマ源アセンブリ80の上側終端部を画成する、たとえば、ガラスまたはセラミックから作られた、誘電体頂部板84をさらに含む。誘電体頂部板84は、プラズマ処理ユニットのプラズマゾーンに面しており、分離平面を形成する。
【０３２６】
誘電体材料83は、導電性底部板85と誘電体頂部板84との間に閉じ込められる。誘電体材料83は、プラズマ源アセンブリ80を横方向に取り囲む横フレーム86によってさらに閉じ込められる。
【０３２７】
はしご形の平面アンテナ9は、各々コンデンサ5を含むより短い要素と接続される複数の平行な脚部1、2を含む。ウェブ状基材の輸送方向P'は、脚部1、2に平行であり得る。しかしながら、ウェブ状基材の輸送方向Pが、脚部1、2に垂直に走るときには、より均一な処理結果が達成される。
【０３２８】
図12は、さらなる実施形態による概略が示されているデバイス90の断面図である。デバイスは、未処理ウェブ状基材94aをアンワインドするためのアンワインドローラー91および処理済みウェブ状基材94bをリワインドするためのリワインドローラー93を有する基本モジュール95aを備える。
【０３２９】
基本モジュール95aは、基本モジュール95aの後部セクションに配置構成されている本発明によるプラズマ処理ユニットを有する前処理ステーション92aをさらに備える。スパンローラー98a、98bは、処理ステーション92a内のウェブ状基材94の処理経路セクションを含むフリースパンを画成する。ウェブ状基材94および平面アンテナに対するフリースパンおよびしたがって前処理経路セクションは、垂直(X)に整列される。
【０３３０】
前処理ステーション92aにおいて、ウェブ状基材94は、その後のコーティングのために準備される。準備プロセスの作業は、ウェブ状基材94上のコーティングの付着を高めることである。
【０３３１】
さらに、処理モジュール95bは、基本モジュール95aの上に配置構成される。処理モジュール95bは、2つの処理ステーション92b、92cを含み、各々ウェブ状基材94をコーティングするための本発明によるプラズマ処理ユニットを有する。処理ステーション92b、92cは、並べて配置構成される。第1の処理ステーション92bは、処理モジュール95bの背後部セクションに配置構成され、ボトムアッププロセス方向Pに動作する。第2の処理ステーション92cは、処理モジュール95bの前部セクションに配置構成され、トップダウンプロセス方向Pに動作する。
【０３３２】
スパンローラー98a、98bは、各場合において、処理ステーション92b、92c内のウェブ状基材94の処理経路セクションを含むフリースパンを画成する。ウェブ状基材94および平面アンテナに対するフリースパンおよびしたがって処理経路セクションは、垂直(X)に整列される。
【０３３３】
最上位モジュール95cは、デバイス90の上および処理モジュール95bの上に、ボトムアッププロセス方向からトップダウンプロセス方向にウェブ状基材94を偏向させる駆動される偏向ローラー97a、97bとともに配置構成される。偏向ローラー97a、97bは、冷却ローラーとしても使用される。
【０３３４】
デバイス90は、アンワインドローラー91から未処理ウェブ状基材94aを連続的にアンワインドし、リワインドローラー93上に処理済みウェブ状基材94bを連続的にリワインドすることによって動作する。このプロセスにおいて、ウェブ状基材94は、前処理ステーション92aを通るボトムアッププロセス方向に偏向ローラーを介してデバイス90の背後部セクション内に輸送される。ウェブ状基材94は、前処理ステーション92aを通過している間に前処理される。
【０３３５】
その後、前処理済みウェブ状基材94は、基本モジュール95aを出て、いぜんとしてボトムアッププロセス方向Pに、デバイス90の背後部セクション内の処理モジュール95bに入る。
【０３３６】
ウェブ状基材94は、処理モジュール95bの第1の処理ステーション92bを通りボトムアッププロセス方向にデバイス90の背後部セクション内に輸送される。ウェブ状基材94は、第1の処理ステーション92bを通過している間にコーティングされる。
【０３３７】
その後、コーティングされたウェブ状基材94は、処理モジュール95bを出て、最上位モジュール95cに入る。最上位モジュール95cにおいて、ウェブ状基材94は、ボトムアッププロセス方向Pからトップダウンプロセス方向に、偏向ローラー97a、97bを介して偏向される。
【０３３８】
その後、コーティングされたウェブ状基材94は、最上位モジュール95cを出て、再び処理モジュール95bに入るが、このときに入るのはトップダウンプロセス方向Pにであり、それぞれ処理モジュール95bまたはデバイス90の前部セクション内である。
【０３３９】
ウェブ状基材94は、処理モジュール95bの第2の処理ステーション92cを通りトップダウンプロセス方向にデバイス90の前部セクション内に輸送される。ウェブ状基材94は、第2の処理ステーション92cを通過している間にコーティングされる。
【０３４０】
その後、処理済みウェブ状基材94bは、再び、トップダウンプロセス方向で処理モジュール95bから出て、再び基本モジュール95aに入る。
【０３４１】
基本モジュール95aにおいて、品質管理システム100が、処理済みウェブ状基材94bの輸送経路に沿って配置構成される。品質管理システム100は、コーティング光学密度測定の原理に基づき働くセンサを備えることができる。
【０３４２】
品質管理システム100を通った後、処理済みウェブ状基材94bは、偏向ローラーを介してリワインドローラー93へさらに輸送され、リワインドされる。レイオンローラー99は一定の距離を保ち、皺が寄ることなく巻き取ることを確実にする。
【０３４３】
プロセス経路に沿ってウェブ状基材94の必要な張力を確保するために、ダンサーローラー96が備えられ得る。
【０３４４】
図13は、回転可能ドラム72および湾曲した延長アンテナ73aを有する湾曲したプラズマ源アセンブリ74aを備えるプラズマ処理ステーション70aの代替的設計を示している。延長アンテナ73aの湾曲形状は、回転可能ドラム72の湾曲した表面領域の形状に適合される。したがって、ウェブ状基材71に面しているプラズマ源アセンブリ74aのカバープレートは、湾曲もしている。カバープレートの表面は、分離表面を形成する。
【０３４５】
湾曲した延長アンテナ73aを有するプラズマ源アセンブリ74aは、回転可能ドラム72への一定の距離のところに配置構成され、それにより、回転ドラム72とプラズマ源アセンブリ74aとの間に湾曲したギャップ75aが形成される。プラズマゾーンは、湾曲したギャップ75aによって形成された空間内に形成される。
【０３４６】
図14は、回転可能ドラム72および平面アンテナ73bを有する2つの平面プラズマ源アセンブリ74bを備えるプラズマ処理ステーション70bのさらなる代替的設計を示している。ウェブ状基材71の輸送経路の方へ回転可能ドラム72に面しているカバープレートは、平面である。カバープレートの表面は、分離表面を形成する。
【０３４７】
平面アンテナ73bを有するプラズマ源アセンブリ74bは、回転可能ドラム72への一定の距離のところに配置構成され、それにより、回転ドラム72とプラズマ源アセンブリ74bとの間にギャップ75bが形成される。プラズマゾーンは、ギャップ75bによって形成された空間内に形成される。
【０３４８】
動作時に、図13および図14によるウェブ状基材71は、形成されたプラズマゾーンの領域内で、ドラム72の湾曲した周処理表面領域上に置かれ、コーティングされている間に、回転ドラム72の回転速度にて輸送される。
【０３４９】
図15は、プラズマ処理ユニット115を有するプラズマ処理ステーションおよびプラズマ処理ステーション内のウェブランのさらなるレイアウトを示している。
【０３５０】
プラズマ処理ユニット115は、誘電体材料中に埋め込まれた平面アンテナを有するプラズマ源アセンブリを含む。プラズマ源アセンブリは、RF発生器112に接続される。
【０３５１】
プラズマ源アセンブリは、各場合において、ウェブ状基材処理経路の方へ分離表面を形成する誘電体カバープレートを対向する両側に備える。すなわち、導電性ベースプレートの代わりに、第2の誘電体カバープレートが備えられる。
【０３５２】
結果として、カバープレートの両側に、プラズマゾーン116a、116bが形成される。次に、ウェブ状基材117は、第1のプラズマゾーン116aがウェブ状基材117、すなわち、第1の処理経路と、第1のカバープレートとの間に形成されるように第1のカバープレートまで一定の距離を平面アンテナに平行な第1の処理経路に沿って走る。
【０３５３】
第1の処理経路の後に、ウェブ状基材117は、第1の処理経路に対して一定の距離で、平行である対向する輸送方向に偏向ローラー118を介して偏向される。次に、偏向されたウェブ状基材117は、対向する側で、および第2の処理経路に沿って第2のカバープレートへ一定の距離で、平面アンテナ、すなわち、プラズマ源アセンブリを通る。ウェブ状基材117、すなわち第2の処理経路と第2のカバープレートとの間に、第2のプラズマゾーン116bが形成される。第2のプラズマゾーン116bにおいて、第2の処理工程が、第1のプラズマゾーン116a内ですでに処理されているウェブ状基材117の表面上で実行される。ウェブ状基材は、たとえば、偏向ローラー118が冷却ローラーとして設計されることによって所望のウェブ温度に合わせて冷却または調整され得る。しながら、別個の冷却ローラーを備えることも可能である。
【０３５４】
さらに、プロセスガスをプラズマゾーン116a、116b内に供給するガス供給システム、特にガス注入器114が備えられる。
【０３５５】
したがって、平面アンテナ、すなわち、プラズマ源アセンブリは、第1の平行なウェブ状基材処理経路と第2の平行なウェブ状基材処理経路との間に配置構成される。
【０３５６】
図16は、プラズマ処理ユニット115を有するプラズマ処理ステーションおよびプラズマ処理ステーション内のウェブランのさらなるレイアウトを示している。プラズマ処理ステーションは、図15による実施形態に類似している。
【０３５７】
しかしながら、この実施形態では、2つの異なる基材ウェブは、プラズマゾーン116aおよび116b内の、第1および第2の平行なウェブ状基材処理経路に沿って処理され、同じプラズマ処理ユニット115は図15に開示されているような2つの処理経路の間に配置構成されている同じプラズマ源アセンブリを含む。したがって、第1のウェブ状基材119aは、第1のアンワインド保管リール120aまたは前の処理工程から前進し、第1の処理経路に沿って移動し、プラズマ源を通り過ぎ、プラズマ処理の後に次の工程に前進するか、またはその後の第1の巻き保管リール120b上に巻き取られ、同時に、第2のウェブ状基材119bは、第2のアンワインド保管リール121aまたは処理工程から前進し、第2の処理経路に沿って移動し、プラズマ源の他方の側を通り過ぎて進み、プラズマ処理の後に次のステップに前進するか、または第2のその後の巻き取り保管リール121b上に巻き取られる。
【０３５８】
ウェブ状基材は、たとえば、プラズマ処理経路の入口および出口のところでローラーを冷却することによって所望のウェブ温度に合わせて冷却または調整され得る。
【０３５９】
さらに、プロセスガスをプラズマゾーン116a、116b内に供給するガス供給システム、特にガス注入器114が備えられる。
【符号の説明】
【０３６０】
E1  電気回路
M1、M2、M3  基本メッシュ
P'  輸送方向
T1  輸送経路
T2  トップダウン方向
1、2  導電性脚部
3、4  接続要素
5、6  コンデンサ
9  平面アンテナ
9.1  ハイパスアンテナ
9.2  ローパスアンテナ
9.3  ハイブリッドアンテナ
10  デバイス
10.1、10.2、10.3、10.4  デバイス
12a  第1の処理ステーション
12b  第2の処理ステーション
13a、13b、13c、13d  プラズマ処理ユニット
13a、13'a、13b、13'b  プラズマ処理ユニット
14a、14b、14c、14d  垂直平面状プラズマゾーン
15  ウェブ状基材
15a  未処理ウェブ状基材
16、17  スパンローラー
19  ポンプシステム
20  アンワインドローラー
21  リワインドローラー
22a、22b  偏向ローラー
25a  基本モジュール
25b、25'b、25''b  処理モジュール
25c  偏向モジュール
22a、22b  偏向ローラー
30  ウェブ状基材
30a  第3のコーティング
30b  第1のコーティング
30d  第2のコーティング
31  ウェブ状基材
31a  第1のコーティング
31c  第2のコーティング
40  処理ステーション
41  RF発生器
42  ポンプシステム
43  ガス供給システム
44  バイアス電極
44a  バイアス電極
45  プラズマ処理ユニット
46  プラズマゾーン
47a  ウェブ状基材
47b  ウェブ状基材
47c  処理済みウェブ状基材
48a  給送通路開口部
48b  放出通路開口部
49a、49b  偏向ローラー
50  プロセス室
51  マッチング回路
51、61  RF発生器
52  RF発生器
55、65  プラズマ処理ユニット
56  プラズマゾーン
57a、67a  入ってくるウェブ状基材
57b  ウェブ状基材
57c、67d  出て行く処理済みウェブ状基材
59a、59b  偏向ローラー
66  プラズマゾーン
67  ウェブ状基材
67b、67c  ウェブ状基材
69a、69b  第1および第2の偏向ローラー
69c  第3の偏向ローラー
70a  プラズマ処理ステーション
70b  プラズマ処理ステーション
71  ウェブ状基材
72  回転可能ドラム
73a  湾曲した延長アンテナ
73b  湾曲した平面アンテナ
74a  湾曲したプラズマ源アセンブリ
74b  平面プラズマ源アセンブリ
75a  湾曲したギャップ
75b  ギャップ
80  プラズマ源アセンブリ
82  RF発生器
83  誘電体材料
84  誘電体頂部板
85  導電性底部板
86  横フレーム
90  デバイス
91  アンワインドローラー
92a  前処理ステーション
92b  第1の処理ステーション
92c  第2の処理ステーション
93  リワインドローラー
94a  未処理ウェブ状基材
94b  処理済みウェブ状基材
95a  基本モジュール
95b  処理モジュール
95c  最上位モジュール
96  ダンサーローラー
97a、97b  偏向ローラー
98a、98b  スパンローラー
99  レイオンローラー
100  品質管理システム
112  RF発生器
115  プラズマ処理ユニット
116a、116b  プラズマゾーン
117  ウェブ状基材
119a  第1のウェブ状基材
119b  第2のウェブ状基材
120a  第1のアンワインド保管リール
120b  第1の巻き保管リール
121a  第2のアンワインド保管リール
121b  第2のその後の巻き取り保管リール
【図１ａ】
0006794382.tif 000002
【図１ｂ】
0006794382.tif 000003
【図１ｃ】
0006794382.tif 000004
【図２ａ】
0006794382.tif 000005
【図２ｂ】
0006794382.tif 000006
【図２ｃ】
0006794382.tif 000007
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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