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WO2015043850A1 - Prozesskammer für einen chemischen reaktionsbeschichtungsprozess und verfahren zum beschichten eines optischen objekts mittels eines chemischen reaktionsbeschichtungsprozesses - Google Patents

Prozesskammer für einen chemischen reaktionsbeschichtungsprozess und verfahren zum beschichten eines optischen objekts mittels eines chemischen reaktionsbeschichtungsprozesses Download PDF

Info

Publication number
WO2015043850A1
WO2015043850A1 PCT/EP2014/067916 EP2014067916W WO2015043850A1 WO 2015043850 A1 WO2015043850 A1 WO 2015043850A1 EP 2014067916 W EP2014067916 W EP 2014067916W WO 2015043850 A1 WO2015043850 A1 WO 2015043850A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
process chamber
chamber
coated
coating
chamber element
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/067916
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Vollkommer
Klaus-Dieter Bauer
Jürgen Bauer
Philipp Erhard
Original Assignee
Osram Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Publication of WO2015043850A1 publication Critical patent/WO2015043850A1/de

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus

Definitions

  • the invention relates to a process chamber for a chemical reaction coating process according to the pre ⁇ part of claim 1 and a method for loading ⁇ layers a to be coated optical object by means of a chemical reaction coating process according to the preamble of patent claim 14.
  • Aspect ratios of the reflectors so-called chemical reaction coatings such as CVD (Chemical Vapor Deposition) coatings or ALD (Atomic Layer Deposition) coatings are used.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • ALD Advanced Layer Deposition
  • the state of the art comprises for production ⁇ technically relevant quantities substantially so-called te batch processes.
  • a large number of parts to be coated are placed in a process chamber.
  • the process chamber is then flooded with the corresponding precursors for each atomic coating layer and then purged / flooded, so that the corresponding precursors only meet as adsorbates on the coating surface.
  • This is particularly more ⁇ tig because a meeting in the gas phase particle can not lead and coating defects.
  • the disadvantage of these batch processes is the very high expenditure of time, the high cost of materials and the often limited Zu ⁇ reliability, especially in unfavorable Strömungsver ⁇ ratios and dead spaces. But also CVD processes without constantly alternating gas composition are used.
  • the object of the present invention is a pro ⁇ process chamber and a method for coating at least one object to be coated opticalcirczustel ⁇ len, by means of which a coating of optical projects Obwalden is possible in the most efficient manner.
  • the process chamber according to the invention for a chemical reaction coating process for coating a Minim ⁇ least to be coated optical object comprises egg ne chamber wall, which includes a process space at least partially. Furthermore, the process chamber comprises at least one passage opening, which is designed to carry out at least one precursor and / or a purge gas through the passage opening. Further comprises the process chamber at least a first ⁇ Jerusalemrobele element, which provides a first part of the chamber wall.
  • the at least one first process ⁇ chamber element is formed such that the at least one ne to be coated optical object is at least on at least a first process chamber element can be arranged, that the at least one optical object itself ei ⁇ NEN second part of the chamber wall.
  • an optical object is a re dichroic mirror specific, interference filters, etc .. can preferably be understood Flektor, as well as lenses
  • Opti ⁇ rule objects come ALD method used, since especially in optical properties if a coating of this is necessary, a high uniformity of the coatings is relevant for ensuring good optical properties.
  • the process chamber is designed for a chemical reaction coating process designed as an atomic layer deposition process.
  • the advantages and configurations mentioned below apply not only to ALD processes but also to other chemical reaction coating processes, such as CVD processes.
  • This reduction or avoidance of the dead spaces, ie unused process volume thus also enables a volume reduction of the process volume.
  • the reduced volume and the avoidance of dead spaces in turn allow a much faster, reliable and thus effective ⁇ re coating of optical objects.
  • the rinsing phases can thereby be made significantly shorter, in order to ensure that there are no precursor residues in the process space which cause particle formation in the gas phase.
  • a reduced volume also less purge gas and a smaller amount of a respective Preavesors be ⁇ required, which can continue to save costs.
  • Al20 3 coatings which for
  • Reflector coatings are commonly used as a precursor TMA (trimethylaluminum), which is relatively expensive. Furthermore, it is unavoidable in such processes that the process chamber inner walls are also coated. By using the opti ⁇ cal objects as part of the chamber wall itself, this can also be saved in addition to precursors and thus at a cost. By a reduced volume, especially when the same number to be coated of the objects can also significantly better flow ⁇ ratios of gases / gas mixtures, ie the purge gas, the precursors and the mixture of purge gas and a respective precursor.
  • the passage opening for the passage of the at least one precursor and / or the purge gas may be formed as an inlet opening to introduce the at least one precursor and / or the purge gas in the process chamber, and / or be designed as an output port for executing the at least one Preavesors and / or the purge gas.
  • the passage opening may also be formed simultaneously as an inlet and outlet opening, for example in order to execute the at least one precursor and / or the purge gas from the process chamber and at the same time introduce it into a further process chamber.
  • the process chamber may be formed so that an arrangement of the at least one optical element included in the first processing chamber element of the process space from the first processing chamber element and the at least one op ⁇ tables element.
  • the process chamber can also have further process chamber elements, so that included, in an arrangement of at least one opti ⁇ rule element to the first process chamber element of the Pro ⁇ zessraum from the first and the further process chamber elements, and in particular also from, is included at least one optical element.
  • the process chamber may evidently be designed to introduce the at least one optical element into the process chamber.
  • the process chamber can also be formed with at least one opening in order to arrange the at least one optical element thereon so that it forms the second part of the chamber wall.
  • the first process chamber element at least a limiting part of the process space first Kammerelementoberflä ⁇ surface, wherein at least a portion of the first chamber element surface with a three-dimensional structure corresponding to a three-dimensional object surface of the coated optical object soldbil ⁇ det is ,
  • the first chamber element surface By forming the first chamber element surface with a three-dimensional structure, it can be adapted to an object to be coated and in particular its object surface, so that a further reduction of the total volume of the process space can be effected. In addition, this adjustment can also avoid dead spaces and the flow behavior can be improved.
  • the first chamber element surface has a plurality ⁇ number of areas, each having a dreidimensio ⁇ nal structure corresponding to three-dimensional object surfaces of a plurality of to be coated optical objects.
  • the arrangement may, for example, be grid-shaped, eg with a plurality of rows and columns with areas having a three-dimensional structure of the first chamber element surface.
  • the three-dimensional structures can be formed differently, so as to coat differently formed optical objects.
  • the three-dimensional structure of at least egg NEN region of the first chamber element surface is such to correspond to a three-dimensional object surface of a coated optical object as forms ⁇ that to be coated optical object can be introduced in such a way in the process chamber, that at least a part of the object surface of the object to be coated optical present in at least a portion of the first Kammerele ⁇ ment surface of the first process chamber member ⁇ form-fitting manner on the first chamber element surface.
  • the optical object to be coated forms a part of the inner wall or boundary surface of the process space even with a part of its object surface, in particular with the part of its surface to be coated.
  • the object to be coated so to speak is integrated into the chamber wall ⁇ in the process chamber or at least a part of the inner boundary surface of the process chamber can be so verklei ⁇ det advantageously with objects to be coated. Even with this configuration, no dead spaces can arise between the objects and a chamber wall surface or the first chamber element surface, which advantageously makes it possible to carry out a coating cycle much more quickly.
  • Wei ⁇ terhin is facilitated by this embedding possibility of opti ⁇ rule objects in the first process chamber member the Be ⁇ consultancyung the process chamber with optical objects and de-ren exchange.
  • These are usually relatively thin-walled with a reflective side, which is to be coated, and formed a non-reflective or non-coated side, therefore claim themselves not much volume and advantageously allow embedding in the chamber wall by the formschlüssi ⁇ ge system not to be coated side to the first chamber element surface.
  • the process chamber may for example be formed as correspondingly formed to the reflector geometry flowed through tube thus, the reflectors ⁇ factors applied or on the tube walls themselves form this part itself.
  • the first process chamber element may at least partially be formed from such a first, in particular elastically reversibly deformable material, that the first process chamber element in an arrangement of an optical object to be coated in at least a portion of the first chamber element surface to a form-fitting contact with a part the object surface of the optical object to be coated is deformable.
  • Such a design of the first process chamber element can ensure that precursors can not unintentionally penetrate between the first chamber element surface and the adjacent part of the object surface.
  • This configuration also makes a Be Anlagenungsvor- transition in terms of unwanted particle formation in the gas phase reliable, which can be a turn faster execution of the coating process be ⁇ riding make.
  • the objects can be inserted into the corresponding one under some pressure force. formed structures of the first chamber element surface are pressed or pressed, whereby at the same time a stable support of the objects can be ⁇ reitrat, so that the objects can not slip during the coating process or move ⁇ far.
  • the advantageous form fit is guaranteed for the duration of the entire Be Anlagenllspro ⁇ zesses.
  • the process chamber includes a second process chamber element that can be arranged in such a manner on the first process chamber element, that the first process chamber element and the second process chamber element include Anei ⁇ Nander the process chamber in an arrangement.
  • the process space can be enclosed by only two separately formed components, namely the first and the second process chamber element.
  • sealing elements in particular between the contact surfaces of the two process chamber elements, may be provided for sealing the process space. This represents a particularly simple and cost-effective design of the process chamber.
  • the second process chamber element preferably provides a third part of the chamber wall and has a second chamber element surface, wherein at least a region of the second chamber element surface is formed with a three-dimensional structure.
  • the Oberflä ⁇ che of the second chamber member can be used in an advantageous manner either also to form it optical objects with corresponding geometry form- to put on or embed conclusive or it can also serve as a filler, for example, to further minimize the volume of the process space. Both these factors mean that the total volume of the process space is additionally reduced or better utilized, allowing for more efficient and faster coating of about beschich ⁇ Tenden objects.
  • the second process chamber member may be formed as another first processing chamber element, in particular so that the structure of the second chamber element surface of the designed as a further first
  • first for example, a plurality, in particular identically formed, optical objects can be arranged both on the first and on the second chamber element surface, whereby the process space can be used effectively.
  • the process space can be used effectively.
  • This possibility of particularly effective lining of the interior surface of the process ⁇ space also has, as already mentioned, a further advantage.
  • the three-dimensional structure of the second chamber element surface is formed corresponding to the three-dimensional structure of the first chamber element surface such that when eggi ner arrangement of the first process chamber element on the second process chamber element, a gap between the first Kam ⁇ merelementober Structure and the second Kammerelementober- surface is formed with a maximum predetermined gap width ⁇ .
  • the gap width should not vary strongly over the surfaces Kammerele ⁇ ment of time, so a variation of less than / equal to a predetermined value aufwei- sen.
  • This is particularly advantageous in a coating of reflectors as optical properties, since the reflectors are also typically thin-walled design with an almost kon ⁇ constants wall thickness, and so on egg ⁇ ner arrangement of such a reflector to the first chamber element surface, a gap between the to Be ⁇ layering reflector surface and the second chamber element surface results in almost constant gap width. This improves advantageously the Strö ⁇ tion characteristics of the process space as it flows through the gas / gas mixtures.
  • the formation of the gap should extend at least over a contiguous region of the first chamber element surface, which has the regions with the three-dimensional structure of the first chamber element surface.
  • the second chamber element can serve as a packing in this embodiment, for example, and reduced by the formation of the three-dimensional structure corresponding to the three-dimensional structure of the first Kammerelement- surface, the volume of the process chamber to a minimum, ie only one gap through which defines the gas / gas mixture can flow through.
  • gap widths between an optical object arranged on the first chamber element surface, in particular a reflector, and the second chamber element surface can be implemented in the millimeter range, in particular even in the micrometer range, for example between 200 ⁇ and 5 mm, in particular between 200 ⁇ and 1 mm.
  • the coating process can be designed very quickly and at the same time reliably, ie without having to accept unwanted unevenness in the coating.
  • the first process chamber element may be formed in the same way as a filler, as described for the second process chamber element.
  • a volume reduction also means an enormous simplification in the design and construction of the process chamber itself.
  • the lower process volume of the heating costs decrease interpreting ⁇ Lich, especially as result of the lower production Volume also a smaller amount of purge gases is needed and thus a lower mass is to heat.
  • the second process chamber element is preferably formed from a second material different from the first material, in particular a non-elastic and / or non-deformable material.
  • a second material different from the first material in particular a non-elastic and / or non-deformable material.
  • the second process chamber element can be formed as rigid as possible by this in the case of formation of the second process chamber element as Cordkör ⁇ so that a defined gap can be realized with very little gap width without running the risk that the gap width changed ⁇ changed during the coating process and / or the Gap closes and / or obstructs or prevents the flow of the gas / gas mixture.
  • the three-dimensional structure before ⁇ Trains t in at least in a region of the second chamber element surface as a negative form of the three-dimensional structure in at least a portion of the first chamber element surface, in particular with an altered by a stretching factor size.
  • a defined gap Zvi ⁇ rule of the reflector surface and the second chamber element surface especially in a coating of reflectors and their assembly to the first chamber element surface.
  • the filler is particularly well adapted to the geometry of the first chamber ⁇ element surface and thus also to the geometry arranged thereon reflectors in this way. This results in a multi-dimensional gap between the reflector surface and the filler.
  • the first process chamber element at least one Togethersöff- voltage and / or output opening which opens in such a way in the first chamber element surface, is that they are closed by the Minim ⁇ least a portion of the first chamber element surface to ⁇ .
  • This design is particularly advantageous for reflectors as opti ⁇ cal elements, since they are often formed with a derar ⁇ term geometry that they enclose a light source with the reflecting side.
  • the reflector In a central region where übli ⁇ chate the light source is arranged the reflector, such as, or in a region from which the light source is turned away in its Abstrahlungs- direction and is thus not used to reflect light, a through-hole in the Reflectors are provided.
  • Such process chamber elements can be present in the Wei ⁇ se corresponding to one or several provided to be coated optical objects by first information on the geometrical configuration of the at least one object to be coateddorfge ⁇ represents be formed depending on the information provided with a geometric shape corresponding to the geometric design of the at least one object to be coated, for example so that at least a part of the chamber element surface of at least ⁇ a first and / or or second process chamber element as a negative shape, possibly with a modified stretching factor, from at least a part of an object surface of a side of the at least one object to be coated from ⁇ is formed.
  • the information about the geometric configuration of the object to be coated can be provided, for example, as first data, wherein second data for the geometric shaping of the at least one first process chamber element are determined from the first data and the at least one first and / or second process chamber element is used the second data is formed.
  • Particularly advantageous for such a design are methods such as rapid prototyping, in particular 3D printing, or other methods such as injection molding and the like. It can be formed both as a matrix element as well as packing of ⁇ the first and / or second process chamber member according to this procedural ⁇ ren.
  • the at least one coating to be coated optical object is provided ⁇ .
  • a process chamber is provided with a chamber wall which at least partially encloses a process space , the chamber wall having at least one first process chamber element which provides a first part of the chamber wall.
  • the at least introduced at least one object to be coated in part in the process chamber and there ⁇ flowed through by the process space with at least one precursor and / or a purge gas.
  • the performed min ⁇ least one precursor and / or the purge gas to flow through the process chamber through at least one through-opening in the chamber wall of the process chamber.
  • the optical object to be coated is arranged at least on the first process chamber element such that the optical object itself forms a second part of the chamber wall.
  • an atomic layer deposition process is carried out as a chemical reaction coating process, with at least a precursor and / or a purge gas, the process space is alternately flowed through at a predetermined time interval with at least two different precursors and further flows through at least during the predetermined time interval of the process space with a purge gas.
  • the inventive design of the process chamber can also be used for non-alternating gas flows.
  • the chamber is used for so-called CVD coatings.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a process chamber in a cross section according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic and diagrammatic depicting lung ⁇ the procedure for coating at least one object to be coated by means of an optical Atomlagenabscheidungs- process according to an embodiment of the
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a process chamber in a cross section with two process chamber elements designed as matrix elements according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a process chamber in a cross section with a filling body according to an embodiment of the invention
  • Figure 5 is a schematic representation of a Jerusalem artifact in a cross-section having a filling body and a cavity element according to an exporting ⁇ approximately example of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a process chamber in a cross section with a filling body and two cavity elements according to an embodiment of the invention
  • Fig. 7 is a schematic illustration of a process chamber in a cross-section with angeord ⁇ Neten in series reflectors according to an exemplary embodiment of the invention play;
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a process chamber in a cross section with recesses in a process chamber element for arranging planar reflectors in the recesses as a part the chamber wall according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a process ⁇ chamber 10 for an atomic layer deposition process in accordance with one embodiment of the invention.
  • This has since ⁇ at a first process chamber element, which is designed as Mat ⁇ rixelement 12, and a second process ⁇ chamber member 14 to complete the process space 16.
  • the first and second process chamber member thereby form in each case a part of the chamber wall 18.
  • the in Process chamber 16 arranged and in particular this limiting first chamber element surface 12a of the matrix element 12 has a three-dimensional structure which is formed corresponding to a shape of a reflector 22, in particular to a part of the three-dimensional reflector surface 22a.
  • two reflectors 22 are shown, which are arranged in the two regions of the first chamber element surface 12a with the corresponding ⁇ formed structure.
  • a sealing element 24 such as a rubber ring, can furthermore be provided.
  • the matrix element 12 may be formed of an elastically deformable material, one particular such that at a ⁇ An arrangement of the reflectors 22 on the matrix member 12 of this egg ne positive contact at the abutting surfaces of the reflector 22a can be formed.
  • the reflectors 22 themselves form part of the chamber wall 18 or part of the boundary surface of the process space 16, so that no gas between the on the matrix element 12 to ⁇ lying reflector surface 22a and the Matrixoberflä ⁇ surface 12a can pass.
  • the rinsing phases of the ALD process can be designed significantly shorter, which brings a huge time advantage.
  • the geometry of the matrix element 12 to the reflectors 22 to be coated the total volume of the process space 16 is reduced. This allows for a one ⁇ savings in the precursors 28a, 28b are obtained and are in turn makes it possible to speed up the coating process.
  • the gas consumption is proportional to the volume flowed through.
  • the volume of the process chamber 16 of the process chamber 10 can be reduced by avoiding dead spaces and flow-reducing zones compared to conventional process chambers, which results in a cost savings through the reduced gas consumption.
  • the materials of the matrix element 12 and the second process chamber member 14 should in this case be provide heat resistant be ⁇ , in particular at least up to a maxi ⁇ painting process temperature of the ALD process, such as to 200 ° C.
  • the process chamber 10 has two respectivelysöff ⁇ voltages 26 which are here arranged in the matrix element 12th This may for example be formed as a circular From ⁇ savings or holes in the matrix element 12th
  • These inlet openings 26 serve to supply the precursors 28a, 28b and the flushing gas 29 into the process space 16.
  • the inlet openings 26 are provided with them Lines 30a, 30b of a piping system 30 gekop ⁇ pelt.
  • the pipeline system 30 furthermore has a purge gas feed line 30c and a respective precursor line 30d for each precursor 28a, 28b.
  • the precursor lines 30d and the purge gas line 30c are coupled to the lines 30a and 30b via a common crosspoint.
  • the supply of the precursors 28a, 28b is thereby controlled by the two valves 32a and 32b, in particular ⁇ special fast ALD valves.
  • the etcsöff- voltages 26 are further so in the matrix element 12 at ⁇ arranged that they open into an area of the matrix element ⁇ surface 12a in the process chamber 16 having the three-dimensional structure for applying the reflectors 22nd
  • the reflectors 22 have a recess at the point of discharge of the inlet openings 26 in the matrix element 12.
  • an output opening 34 is furthermore provided, which is arranged here in particular in the second process chamber element 14. At this output ⁇ opening 34, a discharge line 36 is arranged. In this case, a plurality of discharge lines 36 and / or output openings 34 can be provided.
  • Fig. 2 shows a schematic and diagrammatic Dar ⁇ position the procedure for coating at least one object to be coated optical 22 by means of an atomic layer deposition process according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the ordinate of the diagram represents the flow rate Q and the abscissa indicates the time t in seconds.
  • the flow rate Q of the purge gas 29 is constant, ie the purge gas 29 is supplied to the process chamber 16 continuously and constantly and discharged therefrom.
  • the flow rate Q can also vary over time, but provides a time-constant flow rate Q a technically special ⁇ DERS easy to implement variant represents.
  • the two precursors 28a fed in an alternating, periodic and temporally spaced order 28b and removed so that the Ver ⁇ shown flow of the flow rates Q of the two precursors 28a, 28b results.
  • the flow rate through ⁇ Q of the gas mixture 40 from one of the precursors 28a, 28b, which is supplied in a respective time interval, and the purge gas composed of 29 and otherwise constitutes only the purge gas 29th TMA and What ⁇ ser are used as precursors 28a, 28b preferably to produce an Al20 3 coating, which is particularly suitable as a reflector protective layer.
  • purge gas 29 an inert gas such as argon, or nitrogen is used.
  • an intermediate layer between the individual aluminum oxide layers to see an organic layer such as Alucon provided be.
  • Such a layer can be produced by means of TMA and ethylene glycol as precursors.
  • TMA ethylene glycol
  • ethylene glycol ethylene glycol
  • the flexibility of the overall coating can be raised stabili ⁇ hen on Advantageous ways.
  • a plurality of precursors of the prior art are, whichever Schichtmateri ⁇ al is to be generated, are known.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further embodiment variant of a process chamber 10 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the process chamber 10 again has two chamber elements, which are now both provided as matrix elements 12.
  • each matrix element 12 is designed as already described for FIG.
  • the process space 16 is enclosed by the arrangement of the matrix elements 12 against each other by the two matrix elements 12.
  • a sealing element 24 may be provided for sealing the process space 16.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further embodiment of a process chamber 10 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the Ausbil ⁇ dung of the matrix element 12 and also the Rohr effetsys- tems 30 corresponds here again the formation already described with FIG. 1.
  • Particularly advantageous in the ⁇ sem embodiment is now that the second process ⁇ chamber element 14 is formed as a packing 14.
  • the ⁇ ser thus also has a surface structure which is designed to correspond to the three-dimensional surface structure of the reflectors 22nd
  • the filling body 14 is formed so that the processing space 16 of the arrangement is preferably only by a narrow gap 42 between the reflector surface to be coated and the filling body 22außge ⁇ represents 14th
  • the filler 14 is preferably formed from egg ⁇ nem non elastic material, so that ei ⁇ ne defined gap width can provide that does not change during the coating process.
  • Kgs ⁇ NEN gap widths so realized measure only a few millimeters or microns, eg 200 ⁇ to 1 mm.
  • the process space 16 itself is thus formed by a gap 42 with a three-dimensional structure.
  • the volume of the process chamber 16 can be additionally re-sized so that it can even be reduced by a factor of 100 and more compared to conventional process chambers, which also results in a cost saving by a factor of 100 due to the reduced gas consumption.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a process ⁇ chamber 10, which is formed as in Fig. 4, but with an alternative training option of Rohrlei ⁇ processing system 30.
  • the piping system 30 are no longer the precursor lines 30d with the purge gas line 30c merges at a common node, but the purge gas line 30c splits into two sub-lines, one of which is coupled to a precursor line 30d, as seen in the flow direction directly behind the valves 32a, 32b.
  • a cavity element 44 is arranged on an outer side of the matrix element 12, that is, outside the process space 16, so that all in the mat Rixelement 12 located inlet openings 26 through the cavity of the cavity member 44 are connected.
  • This has the advantage that a separate supply line 30a, 30b (cf., Fig. 1, Fig. 3 and Fig. 4) does not have to be coupled to each input opening 26. Instead, only one supply line can be used, which supplies the purge gas 29 and the precursors 28a, 28b in their predetermined order to the cavity of the cavity element 44. Through the cavity member 44, the supplied gas / gas mixture is supplied to the individual inlet openings 26 in the matrix element 12.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a process ⁇ chamber 10 according to another embodiment of the invention.
  • the process chamber 10 is again shown in Fig. 5 is formed, but now with the difference that a newly described cavity member 44 now also on the outer side of the filling body 14, that is disposed outside the Pro ⁇ zessraums 16, so that now also all Out ⁇ openings 34 of the filling body 14 are connected to each other through the cavity of the cavity member 44.
  • Process chamber versions shown in cross-section are shown by way of example only for two reflectors 22. However, it is preferred to form such process chambers 10 for significantly larger numbers of reflectors 22. This may for example be provided to form the chamber element surface 12a of the matrix element 12 with egg ⁇ ner grid-like array of three-dimensional structures, so that a plurality of reflectors 22 hen in friction and columns can be ⁇ arranges the chamber element surface 12a. The fillers 14 can then also be formed with a corresponding grid-like surface structure. Alternatively or additionally, it may also be provided to construct a large process chamber arrangement from a plurality of process chambers 10 that can be assembled together in a modular manner.
  • a plurality of process chambers 10 can be arranged side by side or one above the other.
  • An arrangement possibility in such a way that individual process chambers 10 are arranged individually interchangeable in such a process chamber arrangement would also be conceivable. This then is especially beneficial for cleaning processes of the process chamber 10. Since the packing 14 and not by optical properties are 22 covered Kam ⁇ merelementoberfest 12a during coating processes proceedings be coated, must the process chamber members 12, 14 in order ⁇ contact extremely advantageously to be able to undergo a cleaning process now and then.
  • individual process chambers 10 can be exchanged for cleaning against cleansed persons without having to interrupt the production process of the reflectors 22 for a longer period of time.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a process ⁇ chamber 10 according to another embodiment of the invention with an array of reflectors is 22.
  • the reflectors 22 shown may be such arranged on the designed as a cover process chamber member 14, that they themselves form part of the chamber wall 18, in particular without embedding in a matrix element 12.
  • the process spaces 16 are each bounded by a respective reflector 22 and the process chamber element 14 designed as a cover.
  • the individual process spaces 16 thus formed can be connected by lines, so that the gas / gas mixture flows through the individual process spaces 16 in series.
  • the outlet openings 34 of the process chamber elements 14 are simultaneously coupled to the inlet openings 26 for the further process spaces 16 or to inlet openings in the reflectors themselves.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a process ⁇ chamber 10 according to another embodiment of the invention.
  • the process chamber 10 in this case comprises a process space 16 enclosed at least in part by a chamber wall 18.
  • the chamber wall 18 may in this case be formed from one or more process chamber elements 12, 14.
  • At least one recess is arranged in at least one process chamber element 12, 14, in this case two recesses in which optical objects, in this case planar reflectors 22, can be arranged so that the reflectors 22 themselves form part of the chamber wall 18 form.
  • the process space 16 is formed as narrow as possible gap 42 in order to make the coating process as effective as possible.
  • the process chamber 10 has inlet openings 26 and outlet openings 34 for the supply and removal of the gas / gas mixture.
  • a particularly advantageous embodiment of the process chamber 10 for the coating of plane reflectors 22 is provided by this Ausure ⁇ tion example.
  • reflectors 22 with arbitrary geometry as described above can also be arranged on one or more process chamber elements 12, 14.
  • the reflectors 22 can be so arranged on the process chamber element 12, 14 to simultaneously form a part of the chamber wall 18 of two process chambers 10 , so to speak for example as part of a partition wall between two process spaces 16.
  • a significantly lower gas and Prekursorcross at the same time significantly increased production volume made ⁇ light.
  • the more reliable avoidance of dead spaces results in a significantly higher process reliability.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prozesskammer (10) für einen chemischen Reaktionsbeschichtungsprozess zum Beschichten von mindestens einem zu beschichtenden optischen Objekt (22). Die Prozesskammer (10) umfasst dabei eine Kammerwandung (18), die einen Prozessraum (16) zumindest zum Teil einschließt, mindestens eine Durchführöffnung (26; 34), um zumindest einen Prekursor (28a; 28b) und/oder ein Spülgas (29) durch die Durchführöffnung (26; 34) durchzuführen. Weiterhin weist die Prozesskammer (10) zumindest ein erstes Prozesskammerelement (12; 14) auf, welches einen ersten Teil der Kammerwandung (18) bereitstellt Das erste Prozesskammerelement (12; 14) ist derart ausgebildet, dass das mindestens eine zu beschichtende optische Objekt (22) derart am zumindest einen ersten Prozesskammerelement (12; 14) anordenbar ist, dass das mindestens eine optische Objekt (22) selbst einen zweiten Teil der Kammerwandung (18) bildet.

Description

Beschreibung
Prozesskammer für einen chemischen Reaktionsbeschichtungsprozess und Verfahren zum Beschichten eines opti¬ schen Objekts mittels eines chemischen Reaktionsbeschich- tungsprozesses
Technisches Gebiet Die Erfindung geht aus von einer Prozesskammer für einen chemischen Reaktionsbeschichtungsprozess gemäß dem Ober¬ begriff des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren zum Be¬ schichten eines zu beschichtenden optischen Objekts mittels eines chemischen Reaktionsbeschichtungsprozess gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Stand der Technik
Zur Effizienzsteigerung von Leuchten ist der Einsatz von Reflektoren mit hochreflektierenden Beschichtungen aus z.B. Silber angedacht. Nachteil dieser hochreflektierenden Schichten ist allerdings deren Instabilität an Umge- bungsluft, so dass ohne eine zusätzliche Schutzschicht der Reflexionsgrad mit der Zeit schnell abfällt. Da diese Schutzschichten selbst nur sehr wenig absorbieren dürfen aber gleichzeitig eine sehr dichte Barriereschicht gegen¬ über der Umgebung haben sollten und außerdem eine sehr hohe Gleichmäßigkeit auch bei größeren
Aspektverhältnissen der Reflektoren, kommen sogenannte chemische Reaktionsbeschichtungen wie z.B. CVD (Chemical Vapor Deposition) -Beschichtungen oder ALD (Atomic Layer Deposition bzw. Atomlagenabscheidung) -Beschichtungen zum Einsatz. Der Stand der Technik umfasst für produktions¬ technisch relevante Stückzahlen im Wesentlichen sogenann- te Batch-Prozesse . Hierbei werden in eine Prozesskammer eine Vielzahl an zu beschichtender Teile gebracht. Im Falle der ALD-Beschichtung wird im Anschluss dann die Prozesskammer für jede atomare Beschichtungslage mit den entsprechenden Prekursoren geflutet und zwischenzeitlich ausgepumt/geflutet , so dass sich die entsprechenden Prekursoren lediglich als Adsorbate auf der Beschich- tungsfläche treffen. Dies ist insbesondere deswegen wich¬ tig, weil ein Zusammentreffen in der Gasphase zu Parti- kein und Beschichtungsfehlern führen kann. Der Nachteil dieser Batch-Prozesse ist der sehr hohe Zeitaufwand, der hohe Materialaufwand und die oftmals eingeschränkte Zu¬ verlässigkeit, insbesondere bei ungünstigen Strömungsver¬ hältnissen und Toträumen. Aber auch CVD-Verfahren ohne ständig abwechselnde Gaszusammensetzung finden Anwendung.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pro¬ zesskammer und ein Verfahren zum Beschichten mindestens eines zu beschichtenden optischen Objekts bereitzustel¬ len, mittels welchen eine Beschichtung von optischen Ob- jekten auf möglichst effiziente Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Prozesskammer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Besonders vor¬ teilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Prozesskammer für einen chemischen Reaktionsbeschichtungsprozess zum Beschichten von mindes¬ tens einem zu beschichtenden optischen Objekt umfasst ei- ne Kammerwandung, die einen Prozessraum zumindest zum Teil einschließt. Weiterhin umfasst die Prozesskammer mindestens eine Durchführöffnung, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Prekursor und/oder ein Spülgas durch die Durchführöffnung durchzuführen. Des Weiteren weist die Prozesskammer zumindest ein erstes Prozesskammerele¬ ment auf, welches einen ersten Teil der Kammerwandung bereitstellt. Dabei ist das zumindest eine erste Prozess¬ kammerelement derart ausgebildet, dass das mindestens ei- ne zu beschichtende optische Objekt derart zumindest am zumindest einen ersten Prozesskammerelement anordenbar ist, dass das mindestens eine optische Objekt selbst ei¬ nen zweiten Teil der Kammerwandung bildet.
Unter einem optischen Objekt kann vorzugsweise ein Re- flektor verstanden werden, aber auch Linsen, dichroiti- sche Spiegel, Interferenzfilter, usw.. Gerade bei opti¬ schen Objekten kommen ALD-Verfahren zum Einsatz, da gerade bei optischen Objekten, falls eine Beschichtung dieser erforderlich ist, eine hohe Gleichmäßigkeit der Beschich- tungen relevant ist für die Gewährleistung guter optischer Eigenschaften.
Daher ist es weiterhin eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Prozesskammer für einen als Atom- lagenabscheidungsprozess ausgestalteten chemischen Reak- tionsbeschichtungsprozess ausgebildet ist. Die im Folglenden genannten Vorteile und Ausgestaltungen gelten jedoch nicht nur für ALD-Verfahren sondern auch für andere chemische Reaktionsbeschichtungsverfahren, wie z.B. CVD-Verfahren . Durch die Ausbildung des ersten Prozesskammerelements derart, dass das mindestens eine optische Objekt so am Prozesskammerelement angeordnet werden kann, dass dieses selbst einen Teil der Kammerwandung bildet, ist es auf besonders vorteilhafte Weise möglich, Toträume in der Prozesskammer zu reduzieren und sogar ganz zu vermeiden. Diese Reduktion oder Vermeidung der Toträume, d.h. ungenutztem Prozessvolumen, ermöglicht somit auch eine Volumenreduktion des Prozessvolumens. Das verringerte Volumen und die Vermeidung von Toträumen ermöglichen wiederum eine deutlich schnellere, zuverlässige und somit effektive¬ re Beschichtung von optischen Objekten. Insbesondere können die Spülphasen dadurch deutlich kürzer ausgestaltet werden, um sicherzustellen, dass sich keine Prekursorrückstände im Prozessraum befinden, die eine Partikelbildung in der Gasphase verursachen. Zudem wird durch ein verringertes Volumen auch weniger Spülgas und auch eine geringere Menge eines jeweiligen Prekursors be¬ nötigt, wodurch sich weiterhin Kosten einsparen lassen. Gerade bei Al203-Beschichtungen, die für
Reflektorbeschichtungen gebräuchlich sind, wird als ein Prekursor TMA (Trimethylaluminium) verwendet, was vergleichsweise teuer ist. Weiterhin ist es bei solchen Verfahren unvermeidlich, dass auch die Prozesskammerinnen- wände mitbeschichtet werden. Durch die Nutzung der opti¬ schen Objekte als Teil der Kammerwandung selbst, kann auch hierdurch zusätzlich an Prekursoren und somit an Kosten gespart werden. Durch ein reduziertes Volumen, insbesondere bei gleichbleibender Anzahl zu beschichten- der Objekte, können zudem deutlich günstigere Strömungs¬ verhältnisse der Gase/Gasgemische, d.h. des Spülgases, der Prekursoren und des Gemisches aus Spülgas und einem jeweiligen Prekursor, geschaffen werden.
Die Durchführöffnung zur Durchführung des mindestens einen Prekursors und/oder des Spülgases, kann dabei als Eingansöffnung ausgebildet sein, um den mindestens einen Prekursor und/oder das Spülgas in die Prozesskammer einzuführen, und/oder als Ausgangsöffnung ausgebildet sein zum ausführen des mindestens einen Prekursors und/oder des Spülgases. Dabei kann die Durchführöffnung auch gleichzeitig als Ein- und Ausgangsöffnung ausgebildet sein, z.B. um den zumindest einen Prekursor und/oder das Spülgas aus der Prozesskammer auszuführen und gleichzeitig in eine weitere Prozesskammer einzuführen. Darüber hinaus kann die Prozesskammer so ausgebildet sein, dass bei einer Anordnung des zumindest einen optischen Elements am ersten Prozesskammerelement der Prozessraum vom ersten Prozesskammerelement und dem mindestens einen op¬ tischen Element eingeschlossen wird. Die Prozesskammer kann aber auch weitere Prozesskammerelemente aufweisen, so dass bei einer Anordnung des mindestens einen opti¬ schen Elements am ersten Prozesskammerelement der Pro¬ zessraum vom ersten und den weiteren Prozesskammerelementen eingeschlossen, und insbesondere auch vom mindestens einen optischen Element, eingeschlossen wird. Weiterhin kann die Prozesskammer offenbar ausgebildet sein, um das mindestens eine optische Element in die Prozesskammer einzubringen. Die Prozesskammer kann aber auch mit mindestens einer Öffnung ausgebildet sein, um an dieser das mindestens eine optische Element anzuordnen, so dass die- ses den zweiten Teil der Kammerwandung bildet. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Prozesskammerelement eine zumindest einen Teil des Prozessraums begrenzende erste Kammerelementoberflä¬ che auf, wobei zumindest ein Bereich der ersten Kammer- elementoberflache mit einer dreidimensionalen Struktur korrespondierend zu einer dreidimensionalen Objektoberfläche des zu beschichtenden optischen Objekts ausgebil¬ det ist.
Durch die Ausbildung der ersten Kammerelementoberfläche mit einer dreidimensionalen Struktur lässt sich diese so an ein zu beschichtendes Objekt und insbesondere dessen Objektoberfläche anpassen, so dass eine weitere Reduktion des Gesamtvolumens des Prozessraums bewirkt werden kann. Zudem können durch diese Anpassung ebenfalls Toträume vermieden und das Strömungsverhalten verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Kammerelementoberfläche eine Mehr¬ zahl an Bereichen auf, welche jeweils eine dreidimensio¬ nale Struktur aufweisen korrespondierend zu dreidimensio- nalen Objektoberflächen von einer Mehrzahl an zu beschichtenden optischen Objekten.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn große Stückzahlen an optischen Objekten zu beschichten sind. Die Anordnung kann beispielsweise rasterförmig sein, z.B. mit einer Mehrzahl an Zeilen und Spalten mit Bereichen mit einer dreidimensionalen Struktur der ersten Kammerelementoberfläche. Dabei ist es möglich die dreidimensionalen Strukturen identisch auszubilden, was es ermöglicht eine Mehrzahl an gleichartig ausgebildeten optischen Objekten zu beschichten. Die dreidimensionalen Strukturen können aber auch unterschiedlich ausgebildet sein, um somit unterschiedlich ausgebildete optische Objekte zu beschichten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die dreidimensionale Struktur des zumindest ei- nen Bereichs der ersten Kammerelementoberfläche derart korrespondierend zu einer dreidimensionalen Objektoberfläche eines zu beschichtenden optischen Objekts ausge¬ bildet, dass das zu beschichtende optische Objekt derart in die Prozesskammer einbringbar ist, dass zumindest ein Teil der Objektoberfläche des zu beschichtenden optischen Objekts im zumindest einen Bereich der ersten Kammerele¬ mentoberfläche des ersten Prozesskammerelements form¬ schlüssig an der ersten Kammerelementoberfläche anliegt.
Somit bildet das zu beschichtende optische Objekt selbst mit einem Teil seiner Objektoberfläche, insbesondere mit dem zu beschichtenden Teil seiner Oberfläche einen Teil der Innenwandung bzw. Begrenzungsfläche des Prozessraums. Das zu beschichtende Objekt wird sozusagen in die Kammer¬ wandung im Prozessraum integriert bzw. zumindest ein Teil der Innenbegrenzungsfläche des Prozessraums kann so auf vorteilhafte Weise mit zu beschichtende Objekten verklei¬ det werden. Auch durch diese Ausgestaltung können keine Toträume zwischen den Objekten und einer Kammerwandoberfläche bzw. der ersten Kammerelementoberfläche entstehen, was auf vorteilhafte Weise eine deutlich schnellere Durchführung eines Beschichtungszyklus ermöglicht. Wei¬ terhin wird durch diese Einbettungsmöglichkeit der opti¬ schen Objekte in das erste Prozesskammerelement die Be¬ stückung der Prozesskammer mit optischen Objekten und de- ren Austausch erleichtert. Besonders vorteilhaft ist dies vor allem bei Reflektoren als zu beschichtende optische Objekte. Diese sind üblicherweise relativ dünnwandig mit einer reflektierenden Seite, welche beschichtet werden soll, und einer nicht reflektierenden bzw. nicht zu beschichtenden Seite ausgebildet, beanspruchen daher selbst nicht viel Volumen und ermöglichen auf vorteilhafte Weise eine Einbettung in die Kammerwand durch die formschlüssi¬ ge Anlage der nicht zu beschichtenden Seite an der ersten Kammerelementoberfläche. Der Prozessraum kann somit z.B. als korrespondierend zur Reflektorgeometrie ausgebildetes durchströmbares Rohr ausgebildet sein, wobei die Reflek¬ toren an den Rohrwänden selbst anliegen bzw. diese zum Teil selbst bilden.
Weiterhin kann das erste Prozesskammerelement zumindest zum Teil aus einem derartigen ersten, insbesondere elas- tisch reversibel deformierbaren, Material gebildet sein, dass das erste Prozesskammerelement bei einer Anordnung eines zu beschichtenden optischen Objekts im zumindest einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche zu einer formschlüssigen Anlage an einem Teil der Objektoberfläche des zu beschichtenden optischen Objekts verformbar ist.
Durch eine derartige Ausbildung des ersten Prozesskammerelements kann sichergestellt werden, dass nicht ungewollt Prekursoren zwischen die erste Kammerelementoberfläche und den anliegenden Teil der Objektoberfläche dringen kann. Auch diese Ausbildung macht einen Beschichtungsvor- gang im Hinblick auf eine ungewollte Partikelbildung in der Gasphase zuverlässiger, wodurch sich eine wiederum schnellere Durchführung des Beschichtungsverfahrens be¬ reitstellen lässt. Weiterhin können die Objekte durch die elastisch deformierbare Ausbildung des ersten Prozesskammerelements unter etwas Druckkraft in die korrespondie- rend ausgebildeten Strukturen der ersten Kammerelementoberfläche eingepresst bzw. eingedrückt werden, wodurch gleichzeitig auch eine stabile Halterung der Objekte be¬ reitgestellt werden kann, so dass die Objekte während des Beschichtungsprozesses nicht verrutschen oder sich ander¬ weitig bewegen können. Der vorteilhafte Formschluss ist somit auch für die Dauer des gesamten Beschichtungspro¬ zesses gewährleistet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- dung weist die Prozesskammer ein zweites Prozesskammerelement auf, das derart am ersten Prozesskammerelement anordenbar ist, dass das erste Prozesskammerelement und das zweite Prozesskammerelement bei einer Anordnung anei¬ nander den Prozessraum einschließen. Vorteilhafter Weise kann der Prozessraum von nur zwei separat ausgebildeten Komponenten, nämlich dem ersten und dem zweiten Prozesskammerelement, eingeschlossen werden. Dabei können auch Dichtelemente, insbesondere zwischen den Anlageflächen der beiden Prozesskammerelemente, zum Abdichten des Prozessraums vorgesehen sein. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausbildung der Prozesskammer dar.
Dabei stellt das zweite Prozesskammerelement bevorzugt einen dritten Teil der Kammerwandung bereit und weist ei- ne zweite Kammerelementoberfläche auf, wobei zumindest ein Bereich der zweiten Kammerelementoberfläche mit einer dreidimensionalen Struktur ausgebildet ist. Die Oberflä¬ che des zweiten Kammerelements kann so auf vorteilhafte Weise entweder ebenfalls dazu genutzt werden, um daran optische Objekte mit korrespondierender Geometrie form- schlüssig anzulegen bzw. einzubetten oder sie kann beispielsweise auch als Füllkörper dienen, um das Volumen des Prozessraums weiter zu minimieren. Beides führt dazu, dass das Gesamtvolumen des Prozessraums zusätzlich noch verringert oder besser genutzt werden kann, was eine noch effizientere und schnellere Beschichtung der zu beschich¬ tenden Objekte erlaubt.
Beispielsweise kann das zweite Prozesskammerelement als ein weiteres erstes Prozesskammerelement ausgebildet sein, insbesondere so, dass die Struktur der zweiten Kammerelementoberfläche des als weiteres erstes Prozesskam¬ merelement ausgebildeten zweiten Prozesskammerelements identisch zur Struktur der ersten Kammerelementoberfläche des ersten Prozesskammerelements ausgebildet ist. Damit lassen sich eine Vielzahl, insbesondere identisch ausgebildeter, optischer Objekte sowohl an der ersten und an der zweiten Kammerelementoberfläche anordnen, wodurch der Prozessraum effektiv genutzt werden kann. So lassen sich z.B. auch in das zweite Kammerelement Reflektoren so einbetten, so dass deren zu beschichtende Objektoberflä¬ chen gleichzeitig auch einen Teil der Begrenzungsfläche des Prozessraums bilden. Diese Möglichkeit der besonders effektiven Auskleidung der Innenraumfläche des Prozess¬ raums hat zudem noch, wie bereits erwähnt, einen weiteren Vorteil. Im Stand der Technik werden die durch die Pro¬ zessraumwände gegebenen Begrenzungsflächen des Prozessraums mit beschichtet, was einen unnötigen Verbrauch an Prekursoren darstellt. Hier wird es bewerkstelligt, dass die Begrenzungsfläche des Prozessraums, die unnötigerwei- se mitbeschichtet wird, äußerst klein gehalten werden kann. Dadurch lassen sich also wieder teure Prekursoren einsparen und so ein Kostenvorteil erzielen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist die dreidimensionale Struktur der zweiten Kammerelementoberfläche der- art korrespondierend zur dreidimensionalen Struktur der ersten Kammerelementoberfläche ausgebildet, dass bei ei¬ ner Anordnung des ersten Prozesskammerelements am zweiten Prozesskammerelement ein Spalt zwischen der ersten Kam¬ merelementoberfläche und der zweiten Kammerelementober- fläche mit einer maximalen vorgegebenen Spaltbreite aus¬ gebildet ist.
Insbesondere sollte die Spaltbreite über die Kammerele¬ mentoberflächen hinweg nicht stark variieren, also eine Variation kleiner/gleich einem vorgegebenen Wert aufwei- sen. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Beschich- tung von Reflektoren als optische Objekte, da Reflektoren üblicherweise ebenfalls dünnwandig mit einer nahezu kon¬ stanten Wandstärke ausgebildet sind, und sich so bei ei¬ ner Anordnung eines derartigen Reflektors an der ersten Kammerelementoberfläche ein Spalt zwischen der zu be¬ schichtenden Reflektoroberfläche und der zweiten Kammerelementoberfläche mit nahezu konstanter Spaltbreite ergibt. Dies verbessert auf vorteilhafte Weise die Strö¬ mungseigenschaften des Prozessraums beim Durchströmen mit den Gasen/Gasgemischen. Die Ausbildung des Spaltes sollte sich dabei zumindest über einen zusammenhängenden Bereich der ersten Kammerelementoberfläche erstrecken, welcher die Bereiche mit der dreidimensionalen Struktur der erste Kammerelementoberfläche aufweist . Das zweite Kammerelement kann bei dieser Ausbildung z.B. als Füllkörper dienen und reduziert durch die Ausbildung der dreidimensionalen Struktur derart korrespondierend zur dreidimensionalen Struktur der ersten Kammerelement- Oberfläche das Volumen des Prozessraums auf ein Minimum, d.h. auf nur einen Spalt, durch den das Gas/Gasgemisch definiert durchströmen kann. Dabei sind Spaltbreiten zwischen einem an der ersten Kammerelementoberfläche angeordnetem optischen Objekt, insbesondere Reflektor, und der zweiten Kammerelementoberfläche im Millimeterbereich, insbesondere sogar im Mikrometerbereich realisierbar, beispielsweise zwischen 200 μιη und 5 mm, insbesondere zwischen 200 μιη und 1 mm. Durch die dadurch ermöglichte enorme Reduktion des Volumens des Prozessraums lässt sich der Beschichtungsprozess überaus schnell ausgestalten und gleichzeitig zuverlässig, d.h. ohne ungewollte Ungleich- mäßigkeiten in der Beschichtung in Kauf nehmen zu müssen. Im Falle einer Anordnung des mindestens einen optischen Objekts am ersten Prozesskammerelement so, dass das opti- sehe Objekt selbst einen Teil der Kammerwandung bildet, ohne dabei in das erste Prozesskammerelement formschlüs¬ sig eingebettet zu sein, und insbesondere auch ohne die Notwendigkeit eine Vorsehens eines zweiten Prozesskammer¬ elements, kann auch das erste Prozesskammerelement in gleicher Weise als Füllkörper ausgebildet sein, wie zum zweiten Prozesskammerelement beschrieben.
Gleichzeitig bedeutet eine Volumenreduktion auch eine enorme Vereinfachung bei der Ausgestaltung bzw. Ausbildung der Prozesskammer selbst. Beispielsweise lässt sich durch das geringere Prozessvolumen der Heizaufwand deut¬ lich verringern, insbesondere da durch das geringere Pro- zessvolumen auch eine geringere Menge an Spülgasen benötigt wird und somit eine geringere Masse zu heizen ist.
Dabei ist das zweite Prozesskammerelement bevorzugt aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildet, insbesondere einem nicht elastischen und/oder nicht deformierbaren Material. Damit kann im Falle einer Ausbildung des zweiten Prozesskammerelements als Füllkör¬ per dieser möglichst starr ausgebildet werden, so dass sich ein definierter Spalt mit sehr geringer Spaltbreite realisieren lässt ohne Gefahr zu laufen dass sich die Spaltbreite im Laufe des Beschichtungsverfahrens verän¬ dert und/oder der Spalt verschließt und/oder den Durch- fluss des Gases/Gasgemisches behindert oder verhindert.
Bei einer Ausbildung des zweiten Prozesskammerelements als Füllkörper ist die dreidimensionale Struktur bevor¬ zugt im zumindest einen Bereich der zweiten Kammerelementoberfläche als Negativ-Form der dreidimensionalen Struktur im zumindest einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche ausgebildet, insbesondere mit einer um ei- nen Streckungsfaktor veränderten Größe. Auf diese Weise lässt sich vor allem bei einer Beschichtung von Reflektoren und deren Anordnung an der ersten Kammerelementoberfläche auf vorteilhafte Weise ein definierte Spalt zwi¬ schen der Reflektoroberfläche und der zweiten Kammerele- mentoberfläche realisieren. Der Füllkörper ist auf diese Weise besonderes gut an die Geometrie der ersten Kammer¬ elementoberfläche und somit auch an die Geometrie daran angeordneter Reflektoren angepasst. Es entsteht somit ein mehrdimensionaler Spalt zwischen der Reflektoroberfläche und dem Füllkörper. Im Prinzip werden so der Reflektor und der Füllkörper zu einem komplexen Rohr, das mit den Prekursoren und dem Spülgas durchströmt wird. Durch die effektive Durchströmung des entstehenden Gasraums können Reaktionen der Prekursoren in der Gasphase wirkungsvoll verhindert werden. Auch werden eventuell doch erzeugte Partikel leicht im Gasstrom mitgerissen und abgesaugt, was eine Akkumulation, wie sie bei Batchreaktoren auftreten kann, effektiv verhindert.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Prozesskammerelement mindestens eine Eingangsöff- nung und/oder Ausgangsöffnung auf, die derart in der ersten Kammerelementoberfläche mündet, dass sie vom mindes¬ tens einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche um¬ schlossen ist.
Durch diese Ausbildung kann ein gezieltes Entlangströmen des Gases/Gasgemisches an der zu beschichtenden Objekt¬ oberfläche des optischen Objekts ermöglicht werden. Diese Ausbildung ist dabei besonderes bei Reflektoren als opti¬ sche Elemente vorteilhaft, da diese oft mit einer derar¬ tigen Geometrie ausgebildet sind, dass sie mit der re- flektierenden Seite eine Lichtquelle umschließen. In einem zentralen Bereich des Reflektors, z.B. da, wo übli¬ cherweise die Lichtquelle angeordnet wird, oder in einem Bereich, von dem die Lichtquelle in ihrer Abstrahlungs- richtung abgewandt ist und somit nicht zu Reflexion von Licht verwendet wird, kann eine Durchgangsöffnung in den Reflektoren vorgesehen werden. Diese können also so an der ersten Kammerelementoberfläche im Bereich mit der dreidimensionalen Struktur angeordnet werden, so dass die Eingangsöffnung direkt in die Durchgangsöffnung in den Reflektoren mündet und entlang der Reflektoroberfläche entlang strömt. Eine besonders vorteilhafte definierte Strömung lässt sich dabei vor Allem in Kombination mit der Ausbildung des zweiten Prozesskammerelements als Füllkörper erreichen. So kann das Gas/Gasgemisch definiert entlang der zu beschichtenden Oberflächen geleitet werden, wodurch sich das Verfahren noch schneller ausgestalten lässt.
Derartige Prozesskammerelemente, wie das erste und/oder das zweite Prozesskammerelement, können dabei in der Wei¬ se korrespondierend zu einem oder mehreren zu beschich- tenden optischen Objekten bereitgestellt werden, indem zunächst Informationen über die geometrische Ausbildung des zumindest einen zu beschichtenden Objekts bereitge¬ stellt werden und das erste und/oder zweite Prozesskammerelement in Abhängigkeit der bereitgestellten Informa- tionen mit einer geometrischen Formgebung korrespondierend zur geometrischen Ausbildung des zumindest einen zu beschichtenden Objekts ausgebildet wird, z.B. so, dass zumindest ein Teil der Kammerelementoberfläche des zumin¬ dest einen ersten und/oder zweiten Prozesskammerelements als Negativ-Form, ggf. mit verändertem Streckungsfaktor, von zumindest einem Teil einer Objektoberfläche einer Seite des zumindest einen zu beschichtenden Objekts aus¬ gebildet ist.
Die Informationen über die geometrische Ausbildung des zu beschichtenden Objekts können z.B. als erste Daten bereitgestellt werden, wobei aus den ersten Daten zweite Daten für die geometrische Formgebung des zumindest einen ersten Prozesskammerelements ermittelt werden und das zu¬ mindest eine erste und/oder zweite Prozesskammerelement unter Verwendung der zweiten Daten ausgebildet wird. Besonders vorteilhaft für eine derartige Ausbildung sind dabei Verfahren, wie z.B. Rapid-Prototyping, insbesondere 3D-Printing, oder auch andere Verfahren wie z.B. Spritzgussverfahren und dergleichen. Dabei kann das erste und/oder zweite Prozesskammerelement gemäß diesen Verfah¬ ren sowohl als Matrixelement als auch als Füllkörper aus¬ gebildet werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Beschichten mindestens eines zu beschichtenden optischen Objekts mittels eines chemischen Reaktionsbeschichtungsprozess wird das mindestens eine zu beschichtende optische Objekt bereit¬ gestellt. Weiterhin wird eine Prozesskammer bereitge¬ stellt mit einer Kammerwandung, die einen Prozessraum zumindest zum Teil einschließt, wobei die Kammerwandung zu- mindest ein erstes Prozesskammerelement aufweist, welches einen ersten Teil der Kammerwandung bereitstellt. Des Weiteren wird das mindestens eine zu beschichtende Objekt zumindest zum Teil in den Prozessraum eingebracht und da¬ nach der Prozessraum mit mindestens einem Prekursor und/oder einem Spülgas durchströmt. Dabei wird der min¬ destens eine Prekursor und/oder das Spülgas zum Durchströmen des Prozessraums durch mindestens eine Durchführöffnung in der Kammerwandung des Prozessraums durchgeführt. Dabei wird das zu beschichtende optische Objekt derart zumindest am ersten Prozesskammerelement angeordnet, dass das optische Objekt selbst einen zweiten Teil der Kammerwandung bildet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrens wird als chemischer Reaktionsbeschichtungspro- zess ein Atomlagenabscheidungsprozess durchgeführt wird, wobei beim Durchströmen des Prozessraums mit mindestens einem Prekursor und/oder einem Spülgas der Prozessraum abwechselnd und um ein vorgebbares Zeitintervall zeitlich beabstandet mit zumindest zwei verschiedenen Prekursoren durchströmt wird und weiterhin wird dabei zumindest wäh- rend des vorgebbaren Zeitintervalls der Prozessraum mit einem Spülgas durchströmt.
Die für die erfindungsgemäße Prozesskammer und ihre Aus¬ gestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise, soweit an- wendbar, auch für das erfindungsgemäße Verfahren und sei¬ ne Ausgestaltungen. Weiterhin ermöglichen die für die erfindungsgemäße Prozesskammer und ihre Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrens- schritte.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Prozesskammer kann auch für nicht abwechselnde Gasströmungen genutzt werden. Für diesen Fall wird die Kammer für sogenannte CVD- Beschichtungen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Prozesskam- mer in einem Querschnitt gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 eine schematische und diagrammatische Darstel¬ lung des Verfahrensablaufs zum Beschichten mindestens eines zu beschichtenden optischen Objekts mittels eines Atomlagenabscheidungs- Prozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Prozesskammer in einem Querschnitt mit zwei als Matrix¬ elemente ausgebildeten Prozesskammerelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Prozesskammer in einem Querschnitt mit einem Füllkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Prozesskam- mer in einem Querschnitt mit einem Füllkörper und einem Hohlraumelement gemäß einem Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Prozesskammer in einem Querschnitt mit einem Füllkörper und zwei Hohlraumelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Prozesskammer in einem Querschnitt mit in Reihe angeord¬ neten Reflektoren gemäß einem Ausführungsbei- spiel der Erfindung; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Prozesskammer in einem Querschnitt mit Aussparungen in einem Prozesskammerelement zum Anordnen von ebenen Reflektoren in den Aussparungen als Teil der Kammerwandung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Prozess¬ kammer 10 für einen Atomlagenabscheidungsprozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese weist da¬ bei ein erstes Prozesskammerelement auf, welches als Mat¬ rixelement 12 ausgebildet ist, und ein zweites Prozess¬ kammerelement 14 zum Abschließen des Prozessraums 16. Das erste und zweite Prozesskammerelement bilden dabei je- weils einen Teil der Kammerwandung 18. Die im Prozessraum 16 angeordnete und insbesondere diesen begrenzende erste Kammerelementoberfläche 12a des Matrixelements 12 weist eine dreidimensionale Struktur auf, die korrespondierend zu einer Formgebung eines Reflektors 22, insbesondere zu einem Teil der dreidimensionalen Reflektoroberfläche 22a ausgebildet ist. In diesem Beispiel sind zwei Reflektoren 22 dargestellt, welche in den beiden Bereichen der ersten Kammerelementoberfläche 12a mit der korrespondierend aus¬ gebildeten Struktur angeordnet sind. Zum Abdichten des Prozessraums 16 kann dabei weiterhin ein Dichtelement 24, wie z.B. ein Gummiring, vorgesehen sein. Das Matrixelement 12 kann dabei aus einem elastisch deformierbaren Material gebildet sein, insbesondere so, dass bei einer An¬ ordnung der Reflektoren 22 am Matrixelement 12 dieses ei- ne formschlüssige Anlage an den anliegenden Reflektoroberflächen 22a ausbilden kann. Durch die Einbettung der Reflektoren 22 in das Matrixelement 12 bilden die Reflektoren 22 selbst einen Teil der Kammerwandung 18 bzw. einen Teil der Begrenzungsfläche des Prozessraums 16, so dass kein Gas zwischen der am Matrixelement 12 an¬ liegenden Reflektoroberfläche 22a und der Matrixoberflä¬ che 12a gelangen kann. Dadurch können effektiv Toträume vermieden werden, was das ALD-Verfahren deutlich zuver- lässiger macht. Dadurch können auch die Spülphasen des ALD-Prozesses deutlich kürzer ausgestaltet werden, was einen enormen Zeitvorteil bringt. Weiterhin wird durch die Anpassung der Geometrie des Matrixelements 12 an die zu beschichtenden Reflektoren 22 das Gesamtvolumen des Prozessraums 16 reduziert. Dadurch können zum einen Ein¬ sparungen in den Prekursoren 28a, 28b erzielt werden und wiederum ermöglicht werden, den Beschichtungsprozess zu beschleunigen. Der Gasverbrauch ist proportional zum durchströmten Volumen. Das Volumen des Prozessraums 16 der Prozesskammer 10 kann so durch die Vermeidung von Toträumen und strömungsmindernden Zonen gegenüber herkömmlichen Prozesskammern vermindert werden, was eine Kostenersparnis durch den verminderten Gasverbrauch mit sich bringt. Die Materialien des Matrixelements 12 und des zweiten Prozesskammerelements 14 sollten dabei Hitzebeständig be¬ schaffen sein, insbesondere zumindest bis zu einer maxi¬ malen Prozesstemperatur des ALD-Prozesses, wie z.B. bis 200°C. Des Weiteren weist die Prozesskammer 10 zwei Eingangsöff¬ nungen 26 auf, welche hier im Matrixelement 12 angeordnet sind. Diese können beispielsweise als kreisförmige Aus¬ sparungen oder Bohrungen im Matrixelement 12 ausgebildet sein. Diese Eingangsöffnungen 26 dienen dabei der Zufüh- rung der Prekursoren 28a, 28b und des Spülgases 29 in den Prozessraum 16. Die Eingangsöffnungen 26 sind dazu mit Leitungen 30a, 30b eines Rohrleitungssystems 30 gekop¬ pelt. Das Rohrleitungssystem 30 weist dabei weiterhin eine Spülgaszuleitung 30c auf und für je einen Prekursor 28a, 28b eine jeweilige Prekursorleitung 30d. Dabei sind die Prekursorleitungen 30d und die Spülgasleitung 30c über einen gemeinsamen Koppelpunkt mit den Leitungen 30a und 30b gekoppelt. Die Zuführung der Prekursoren 28a, 28b wird dabei durch die beiden Ventile 32a und 32b, insbe¬ sondere schnelle ALD-Ventile, gesteuert. Die Eingangsöff- nungen 26 sind dabei weiterhin so im Matrixelement 12 an¬ geordnet, dass sie in einem Bereich der Matrixelement¬ oberfläche 12a in den Prozessraum 16 münden, der die dreidimensionale Struktur zum Anlegen der Reflektoren 22 aufweist. Um das Spülgas 29 und die Prekursoren 28a, 28b in den Prozessraum 16 in diesem Beispiel einbringen zu können, weisen die Reflektoren 22 eine Aussparung am Mündungspunkt der Eingangsöffnungen 26 im Matrixelement 12 auf .
Zur Abführung der Prekursoren 28a, 28b bzw. des Spülgases 29 aus dem Prozessraum 16 ist weiterhin eine Ausgangsöff¬ nung 34 vorgesehen, die hier insbesondere im zweiten Prozesskammerelement 14 angeordnet ist. An dieser Ausgangs¬ öffnung 34 ist eine Abführleitung 36 angeordnet. Dabei können auch mehrere Abführleitungen 36 und/oder Ausgangs- Öffnungen 34 vorgesehen werden.
Durch diese Anordnung der Eingangsöffnungen 26 und Ausgangsöffnungen 34 kann erreicht werden, dass die zu beschichtende Reflektoroberfläche 22a von den Prekursoren 28a, 28b und dem Spülgas 29 vollständig umströmt werden kann. Fig. 2 zeigt eine schematische und diagrammatische Dar¬ stellung des Verfahrensablaufs zum Beschichten mindestens eines zu beschichtenden optischen Objekts 22 mittels eines Atomlagenabscheidungs-Prozesses gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung. Die Ordinate des Diagramms stell dabei die Durchflussrate Q dar und die Abszisse gibt die Zeit t in Sekunden an. Die Durchflussrate Q des Spülgases 29 ist dabei konstant, d.h. das Spülgas 29 wird dem Prozessraum 16 kontinuierlich und konstant zugeführt und aus diesem abgeführt. Im Allgemeinen kann die Durchflussrate Q auch zeitlich variieren, jedoch stellt eine zeitlich konstante Durchflussrate Q eine technisch beson¬ ders einfach umsetzbare Variante dar. Währenddessen werden die beiden Prekursoren 28a, 28b in alternierender, periodischer und zeitlich beabstandeter Reihenfolge zugeführt und abgeführt, so dass sich der dargestellte Ver¬ lauf der Durchflussraten Q der beiden Prekursoren 28a, 28b ergibt. Ebenfalls dargestellt ist noch die Durch¬ flussrate Q des Gasgemisches 40, das sich aus einem der Prekursoren 28a, 28b, welcher in einem jeweiligen Zeitintervall zugeführt wird, und dem Spülgas 29 zusammensetzt und sonst lediglich das Spülgas 29 darstellt. Als Prekursoren 28a, 28b werden dabei bevorzugt TMA und Was¬ ser verwendet, um eine Al203-Beschichtung zu erzeugen, was vor allem als Reflektorschutzschicht geeignet ist. Als Spülgas 29 wird ein Inertgas, wie z.B. Argon, oder auch Stickstoff verwendet.
Darüber hinaus ist auch die Verwendung weiterer Prekursoren möglich. Z.B. kann als Zwischenschicht zwi- sehen den einzelnen Aluminiumoxidschichten eine organische Schicht, wie beispielsweise aus Alucon vorgesehen sein. Eine derartige Schicht lässt sich mittels TMA und Ethylenglycol als Prekursoren erzeugen. Durch eine derartige Zwischenschicht, insbesondere zwischen einer Mehr¬ zahl an Aluminiumoxidschichten, lässt sich auf vorteil- hafte Weise die Flexibilität der Gesamtbeschichtung erhö¬ hen. Insbesondere sind, je nachdem welches Schichtmateri¬ al erzeugt werden soll, eine Vielzahl an Prekursoren aus dem Stand der Technik bekannt.
Wie an dem Diagramm zu erkennen ist, kann ein ALD-Zyklus in z.B. 3 Sekunden durchgeführt werden, was erst durch die Erfindung ermöglicht wird. Die Zeitvorteile gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik sind dabei enorm. Wird beispielsweise eine erfindungsgemäße Prozesskammer als Matrix von 10 mal 10 Reflektoren aufgebaut und 100 ALD-Zyklen benötigt, um die Beschichtung der Reflektoren zu erzeugen, können die 100 Reflektoren in einer Zeit von ca. 5 Minuten beschichtet werden. Dies stellt eine um mindestens einen Faktor 60 kürzere Zeitdauer dar als im Stand der Technik möglich. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsvariante einer Prozesskammer 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall weist die Prozesskammer 10 wieder zwei Kammerelemente auf, die hierbei nun beide als Matrixelemente 12 bereitgestellt sind. Dabei ist jedes Matrixelement 12 wie bereits zu Fig. 1 beschrieben ausgebildet. Der Prozessraum 16 wird durch die Anordnung der Matrixelemente 12 aneinander von den beiden Matrixelementen 12 eingeschlossen. Auch hierbei kann wiederum ein Dichtelement 24 vorgesehen sein zum Abdichten des Prozessraums 16. Durch diese Ausbildung können vorteilhafter Weise an den Kammerelementoberflä- chen 12a beider Matrixelemente 12 Reflektoren 22 angeord¬ net werden, insbesondre kann so fast die gesamte Innen- raumoberflache des Prozessraums 16 mit Reflektoren 22 verkleidet werden, und dadurch eine äußerst hohe Effizi- enzsteigerung bewirkt werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausbildungsmöglichkeit einer Prozesskammer 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ausbil¬ dung des Matrixelements 12 und auch des Rohrleitungssys- tems 30 entspricht hier wiederum der zu Fig. 1 bereits beschriebenen Ausbildung. Besonders vorteilhaft bei die¬ sem Ausführungsbeispiel ist nun, dass das zweite Prozess¬ kammerelement 14 als Füllkörper 14 ausgebildet ist. Die¬ ser weist somit ebenfalls eine Oberflächenstruktur auf, die korrespondierend zur dreidimensionalen Oberflächenstruktur der Reflektoren 22 ausgebildet ist. Dabei ist der Füllkörper 14 so ausgebildet, dass der Prozessraum 16 der Anordnung bevorzugt nur noch durch einen schmalen Spalt 42 zwischen der zu beschichtenden Reflektoroberfläche 22a und dem Füllkörper 14 bereitge¬ stellt ist. Dabei ist der Füllkörper 14 bevorzugt aus ei¬ nem nicht elastischen Material gebildet, so dass sich ei¬ ne definierte Spaltbreite bereitstellen lässt, die sich während des Beschichtungsprozesses nicht ändert. Durch eine möglichst starre Ausbildung des Füllkörpers 14 kön¬ nen so Spaltbreiten realisiert werden die nur wenige Millimeter oder Mikrometer messen, z.B. 200 μιη bis 1 mm. Der Prozessraum 16 selbst ist somit durch einen Spalt 42 mit dreidimensionaler Struktur gebildet. Durch diese Ausbil- dung der Prozesskammer 10 mit einem Füllkörper 14 lässt sich das Volumen des Prozessraums 16 zusätzlich nochmal reduzieren, so dass dieses sogar um einen Faktor 100 und mehr gegenüber herkömmlichen Prozesskammern vermindert werden kann, was eine Kostenersparnis durch den verminderten Gasverbrauch ebenfalls um einen Faktor 100 mit sich bringt.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Prozess¬ kammer 10, die wie in Fig. 4 ausgebildet ist, jedoch mit einer alternativen Ausbildungsmöglichkeit des Rohrlei¬ tungssystem 30. Bei dieser dargestellten Ausbildung des Rohrleitungssystems 30 sind nun nicht mehr die Prekursorleitungen 30d mit der Spülgasleitung 30c an einem gemeinsamen Knotenpunkt zusammengeführt, sondern die Spülgasleitung 30c spaltet sich in zwei Teilleitungen auf, von denen jeweils eine mit einer Prekursorleitung 30d gekoppelt ist, und zwar in Flussrichtung gesehen direkt hinter den Ventilen 32a, 32b. Durch diese Ausbildung kann verhindert werden, dass sich beispielsweise Prekursorrückstände in den Prekursorleitungen 30d hinter den Ventilen 32a, 32b bilden, die ungewollt in einer nicht dafür vorgesehen Phase des Verfahrens in den Pro¬ zessraum 16 gelangen oder die bedingen, dass sich die beiden Prekursoren 28a, 28b bereits im Rohrleitungssystem 30 treffen und dann Teilchen bilden. Durch diese Ausführung wird die jeweilige Prekursorleitung 30d unmittelbar nach dem Ventil 32a, 32b auch durch das Spülgas 29 durch¬ strömt, was somit eine Rückstandsbildung im Rohrleitungs¬ system 30 verhindert.
Ein weiterer Unterschied bei der dargestellten Ausführungsvariante ist noch, dass ein Hohlraumelement 44 an einer Außenseite des Matrixelements 12, d.h. außerhalb des Prozessraums 16, angeordnet ist, so dass alle im Mat- rixelement 12 befindlichen Eingangsöffnungen 26 durch den Hohlraum des Hohlraumelements 44 verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass somit nicht mit jeder Eingangsöffnung 26 eine separate Zuführleitung 30a, 30b (vgl. Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4) gekoppelt sein muss. Sondern es kann nur eine Zuführleitung verwendet werden, die das Spülgas 29 und die Prekursoren 28a, 28b in ihrer vorbestimmten Reihenfolge dem Hohlraum des Hohlraumelements 44 zuführt. Durch das Hohlraumelement 44 wird das zugeführte Gas/Gasgemisch den einzelnen Eingangsöffnungen 26 im Matrixelement 12 zugeführt.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Prozess¬ kammer 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Prozesskammer 10 ist hier wieder wie in Fig. 5 ausgebildet, jedoch nun mit dem Unterschied, dass ein eben beschriebenes Hohlraumelement 44 nun auch an der Außenseite des Füllkörpers 14, d.h. außerhalb des Pro¬ zessraums 16, angeordnet ist, so dass nun auch alle Aus¬ gangsöffnungen 34 des Füllkörpers 14 durch den Hohlraum des Hohlraumelements 44 miteinander verbunden sind. Somit müssen auch nicht mehr mehrere Abführleitungen 36 jeweils einzeln mit einer Ausgangsöffnung 34 gekoppelt werden, sondern es kann nur eine einzige Abführleitung 34 mit dem Hohlraumelement 44 gekoppelt sein, über die das Gas/Gasgemisch abführbar ist. Diese Ausbildung mit Hohlraumelementen 44 vereinfacht den Aufbau und Anschluss der Prozesskammer 10 an das Rohrleitungssystem 30 bzw. die Abführleitungen 36 enorm, vor allem bei sehr großen Prozesskammern 10, welche für hundert oder mehr Reflektoren 22 ausgebildet sind. Die hier in Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 im
Querschnitt dargestellten Prozesskammerausführungen sind exemplarisch nur für zwei Reflektoren 22 gezeigt. Jedoch ist es bevorzugt, die derartigen Prozesskammern 10 für deutlich größere Stückzahlen an Reflektoren 22 auszubilden. Dazu kann es beispielsweise vorgesehen sein, die Kammerelementoberfläche 12a des Matrixelements 12 mit ei¬ ner rasterartigen Anordnung von dreidimensionalen Strukturen auszubilden, so dass mehrere Reflektoren 22 in Rei- hen und Spalten an der Kammerelementoberfläche 12a ange¬ ordnet werden können. Die Füllkörper 14 können dann ebenfalls mit korrespondierender rasterartiger Oberflächenstruktur ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, eine große Prozesskammeran- Ordnung aus mehreren modular zusammenfügbaren Prozesskammern 10 aufzubauen. Dazu können beispielsweise mehrere Prozesskammern 10 nebeneinander oder übereinander angeordnet werden. Eine Anordnungsmöglichkeit in der Weise, dass einzelne Prozesskammern 10 in einer derartigen Pro- zesskammeranordnung einzeln austauschbar angeordnet sind wäre auch denkbar. Dies hat dann vor allem Vorteile bei Reinigungsprozessen der Prozesskammer 10. Da die Füllkörper 14 und nicht durch optische Objekte 22 bedeckte Kam¬ merelementoberflächen 12a während eines Beschichtungsver- fahrens mitbeschichtet werden, müssen die Prozesskammerelemente 12, 14, um sie auf vorteilhafte Weise weiterver¬ wenden zu können, hin und wieder einem Reinigungsprozess unterzogen werden. Durch einen modularen Aufbau einer Prozesskammeranordnung können beispielsweise einzelne Prozesskammern 10 zum Reinigen gegen Gereinigte ausgetauscht werden, ohne dabei den Herstellungsprozess der Reflektoren 22 für längere Zeit unterbrechen zu müssen. Weiterhin kann die Prozesskammer 10 so ausgebildet sein, dass das darin angeordnete Reflektorsystem parallel oder auch in Reihe durchströmt wird. Eine Reihenanordnung ist exemplarisch in Fig. 7 dargestellt. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Prozess¬ kammer 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Reihenanordnung von Reflektoren 22. Die dargestellten Reflektoren 22 können derart am als Abdeckung ausgebildeten Prozesskammerelement 14 angeordnet sein, dass sie selbst einen Teil der Kammerwandung 18 bilden, insbesondere ohne die Einbettung in ein Matrixelement 12. Die Prozessräume 16 werden hierbei jeweils durch einen jeweiligen Reflektor 22 und dem als Abdeckung ausgebildeten Prozesskammerelement 14 begrenzt. Dabei können die einzelnen so gebildeten Prozessräume 16 durch Leitungen verbunden werden, so dass das Gas/Gasgemisch die einzelnen Prozessräume 16 in Reihe durchströmt. Dabei sind die Ausgangsöffnungen 34 der Prozesskammerelemente 14 gleichzeitig die Eingangsöffnungen 26 für die weiteren Prozessräume 16 bzw. mit Eingangsöffnungen in den Reflektoren selbst gekoppelt.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Reflektoren 22 in ein oder mehrere Matrixelemente 12 eingebettet sind, die in Analogie zur Beschreibung der Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 ausgebildet sein können. Darüber hinaus können die zu Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 beschriebenen Prozesskammern 10 in gleicher Weise auch ohne Matrixelemente 12, insbesondere ohne formschlüssige Einbettung der Reflektoren 22 in ein Matrixelement 12, ausgebildet sein. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Prozess¬ kammer 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Prozesskammer 10 umfasst hierbei einen zumindest zum Teil durch eine Kammerwandung 18 umschlosse- nen Prozessraum 16. Die Kammerwandung 18 kann hierbei aus einem oder mehreren Prozesskammerelementen 12, 14 gebildet sein. Dabei ist nun in zumindest einem Prozesskammerelement 12, 14 zumindest eine Aussparung angeordnet, in diesem Fall zwei Aussparungen, in welchen optische Objek- te, in diesem Fall ebene Reflektoren 22, angeordnet werden können, so dass die Reflektoren 22 selbst einen Teil der Kammerwandung 18 bilden. Dabei kann es wiederum vorgesehen sein, dass der Prozessraum 16 als möglichst schmaler Spalt 42 ausgebildet ist, um das Beschichtungs- verfahren möglichst effektiv zu gestalten. Auch hierbei weist die Prozesskammer 10 Eingangsöffnungen 26 und Ausgangsöffnungen 34 auf zum Zu- und Abführen des Gases/Gasgemisches. Insgesamt wird durch dieses Ausfüh¬ rungsbeispiel eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Prozesskammer 10 für die Beschichtung von ebenen Reflektoren 22 bereitgestellt. In gleicher Weise können jedoch auch Reflektoren 22 mit beliebiger Geometrie wie oben beschreiben an einem oder mehreren Prozesskammerelementen 12, 14 angeordnet werden. Für den Fall, dass beispielweise beide Seiten der Reflek¬ toren 22 beschichtet werden sollen, kann es auch vorgesehen sein, dass die Reflektoren 22 derart am Prozesskammerelement 12, 14 angeordnet werden können, dass sie gleichzeitig einen Teil der Kammerwandung 18 von zwei Prozesskammern 10 bilden, sozusagen z.B. als Teil einer Trennwand zwischen zwei Prozessräumen 16. Zusammenfassend wird durch die vorliegende Erfindung ein deutlich geringerer Gas- und Prekursorverbrauch bei gleichzeitig deutlich erhöhter Produktionsmenge ermög¬ licht. Außerdem ist durch die zuverlässigere Vermeidung von Toträumen mit einer deutlich höheren Prozesszuverlässigkeit zu rechen.

Claims

Ansprüche
Prozesskammer (10) für einen chemischen Reaktionsbe- schichtungsprozess zum Beschichten von mindestens ei¬ nem zu beschichtenden optischen Objekt (22), aufweisend
- eine Kammerwandung (18), die einen Prozessraum (16) zumindest zum Teil einschließt;
- mindestens eine Durchführöffnung (26; 34), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Prekursor (28a; 28b) und/oder ein Spülgas (29) durch die Durchführöffnung durchzuführen; und
- zumindest ein erstes Prozesskammerelement (12;
14), welches einen ersten Teil der Kammerwandung (18) bereitstellt;
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Prozesskammerelement (12; 14) derart ausge¬ bildet ist, dass das mindestens eine zu beschichtende optische Objekt (22) derart am zumindest einen ersten Prozesskammerelement (12; 14) anordenbar ist, dass das mindestens eine optische Objekt (22) selbst einen zweiten Teil der Kammerwandung (18) bildet.
Prozesskammer (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Prozesskammer für einen als Atomlagenabschei- dungsprozess ausgestalteten chemischen Reaktionsbe- schichtungsprozess ausgebildet ist.
3. Prozesskammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Prozesskammerelement (12; 14) eine zumindest einen Teil des Prozessraums (16) begrenzende erste Kammerelementoberfläche (12a; 14a) aufweist, wobei zumindest ein Bereich der ersten Kam- merelementoberfläche (12a; 14a) mit einer dreidimen¬ sionalen Struktur korrespondierend zu einer dreidi¬ mensionalen Objektoberfläche (22a) des zu beschich¬ tenden optischen Objekts (22) ausgebildet ist. 4. Prozesskammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kammerelementoberfläche (12a; 14a) eine Mehrzahl an Bereichen aufweist, welche jeweils eine dreidimensionale Struktur aufweisen korrespondierend zu dreidimensionalen Objektoberflächen von einer Mehrzahl an zu beschichtenden optischen Objekten (22) .
Prozesskammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dreidimensionale Struktur des zumindest einen Be¬ reichs der ersten Kammerelementoberfläche (12a) der¬ art korrespondierend zu einer dreidimensionalen Ob¬ jektoberfläche eines zu beschichtenden optischen Ob¬ jekts (22) ausgebildet ist, dass das zu beschichtende optische Objekt (22) derart in die Prozesskammer (10) einbringbar ist, dass zumindest ein Teil der Objekt¬ oberfläche (22a) des zu beschichtenden optischen Ob¬ jekts (22) im zumindest einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche (12a) des ersten Prozesskammer- elements (12) formschlüssig an der ersten Kammerele¬ mentoberfläche (12a) anliegt.
Prozesskammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Prozesskammerelement (12) zumindest zum Teil aus einem derartigen ersten, insbesondere elas¬ tisch reversibel deformierbaren, Material gebildet ist, dass das erste Prozesskammerelement (12) bei ei¬ ner Anordnung eines zu beschichtenden optischen Objekts (22) im zumindest einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche (12) zu einer formschlüssigen Anlage an einem Teil der Objektoberfläche (22a) des zu beschichtenden optischen Objekts (22) verformbar ist .
Prozesskammer (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Prozesskammer (10) ein zweites Prozesskammerele ment (14) aufeist, dass derart am ersten Prozesskam¬ merelement (12) anordenbar ist, dass das erste Pro zesskammerelement (12) und das zweite Prozesskammer element (14) bei einer Anordnung aneinander den Pro zessraum einschließen.
Prozesskammer (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Prozesskammerelement (14) einen dritten Teil der Kammerwandung (18) bereitstellt und eine zweite Kammerelementoberfläche (14a) aufweist, wobei zumindest ein Bereich der zweiten Kammerelementoberfläche mit einer dreidimensionalen Struktur ausgebildet ist.
Prozesskammer (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Prozesskammerelement (14) als ein weiteres erstes Prozesskammerelement (12) ausgebildet ist, insbesondere so, dass die Struktur der zweiten Kam¬ merelementoberfläche (14a) des als weiteres erstes Prozesskammerelement (12) ausgebildeten zweiten Pro¬ zesskammerelements (14) identisch zur Struktur der ersten Kammerelementoberfläche (12a) des ersten Pro¬ zesskammerelements (12) ausgebildet ist.
Prozesskammer (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die dreidimensionale Struktur der zweiten Kammerele¬ mentoberfläche (14a) derart korrespondierend zur dreidimensionalen Struktur der ersten Kammerelementoberfläche (12a) ausgebildet ist, dass bei einer An¬ ordnung des ersten Prozesskammerelements (12) am zweiten Prozesskammerelement (14) ein Spalt (42) zwi¬ schen der ersten Kammerelementoberfläche (12a) und der zweiten Kammerelementoberfläche (14a) mit einer maximalen vorgegebenen Spaltbreite ausgebildet ist. 11. Prozesskammer (10) nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Prozesskammerelement (14) aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildet ist.
Prozesskammer (10) nach einem der Ansprüche 7, 8, 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Prozesskammerelement (14) als Füllkörper (14) ausgebildet ist und die dreidimensionale Struk¬ tur im zumindest einen Bereich der zweiten Kammerelementoberfläche (14a) als Negativ-Form der dreidimensionalen Struktur im zumindest einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche (12a) ausgebildet ist, insbesondere mit einer um einen Streckungsfaktor veränderten Größe. 13. Prozesskammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Prozesskammerelement (12) mindestens eine Eingangsöffnung (26) und/oder Ausgangsöffnung (36) aufweist, die derart in der ersten Kammerelementoberfläche (12a) mündet, dass sie vom mindestens einen Bereich der ersten Kammerelementoberfläche (12a) um¬ schlossen ist.
Verfahren zum Beschichten mindestens eines zu beschichtenden optischen Objekts (22) mittels eines chemischen Reaktionsbeschichtungsprozesses mit den Schritten : a) Bereitstellen des mindestens einen zu beschichtenden optischen Objekts (22);
b) Bereitstellen einer Prozesskammer (10) mit einer Kammerwandung (18), die einen Prozessraum (16) zumindest zum Teil einschließt, wobei die Kammer¬ wandung ein erstes Prozesskammerelement (12; 14) aufweist, welches einen ersten Teil der Kammerwandung (18) bereitstellt;
C) Einbringen des mindestens einen zu beschichtenden Objekts (22) zumindest zum Teil in den Prozess¬ raum (16) ;
d) Durchströmen des Prozessraums (16) mit mindestens einem Prekursor (28a; 28b) und/oder einem Spülgas (19) ;
e) wobei der mindestens eine Prekursor (28a; 28b) und/oder das Spülgas (19) zum Durchströmen des Prozessraums (16) durch mindestens eine Durchführöffnung (26; 34) in der Kammerwandung (18) des Prozessraums (16) durchgeführt werden; dadurch gekennzeichnet, dass
in Schritt c) das zu beschichtende optische Objekt (22) derart zumindest am ersten Prozesskammerelement (12; 14) angeordnet wird, dass das optische Objekt (22) selbst einen zweiten Teil der Kammerwandung (18) bildet .
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
als chemischer Reaktionsbeschichtungsprozess ein Atomlagenabscheidungsprozess durchgeführt wird, wobei beim Durchströmen des Prozessraums (16) mit mindes¬ tens einem Prekursor und/oder einem Spülgas in Schritt d) die Schritte
d1 ) abwechselndes und um ein vorgebbares Zeitinter¬ vall zeitlich beabstandetes Durchströmen des Pro¬ zessraums (16) mit zumindest zwei verschiedenen Prekursoren (28a; 28b) ; und
d2) Durchströmen des Prozessraums (16) mit dem Spülgas (19) zumindest während des vorgebbaren ZeitIntervalls ;
durchgeführt werden.
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