真空コーティング技術と装置開発の200年の歴史

- Jan 21, 2019-

真空コーティング技術と装置開発の200年の歴史

 

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IKS PVD、私達は高度のPVD真空コーティング技術、iks.pvd@foxmail.comを持っています


多くの人が3DガラスとOLEDプロジェクトに投資しています、そしてこれらの製品をうまくやるために、あなたは最も重要な部分、コーティングを理解しなければなりません。

 

以下は、グローバルコーティング技術の開発経緯です。 たぶんあなたは家族の秘密のレシピとしてそれを見ることができます。 何年も前に早くも、誰かがそれを作った、そしてそれは数ラウンドの間工業化された。 この記事を読んだ後、あなたはまた、私をだましてはいけないと言うことができる、私はまたコーティングの歴史を読む...

 

最初に化学コーティングを使用して光学素子の表面に保護フィルムを調製した。 その後、1817年に、ガラスの濃硫酸または硝酸浸食でドイツのFraunhofeは、時折最初の反射防止フィルムを入手します。世界。 その後、さまざまな光学フィルムが化学溶液と蒸気にメッキされました。 1950年代には、大きくて速い窓ガラスに反射防止フィルムを塗布することを除いて、化学溶液コーティングは徐々に真空コーティングに置き換えられました。

 

真空蒸着およびスパッタリングは、工業において光学フィルムを製造するための2つの最も重要な方法である。 実際、1930年に油拡散ポンプ、機械式ポンプシステムが登場した後、大規模に使用されました。

 

1935年に、単一の反射防止膜が真空蒸着用に開発されました。 しかし、それはレンズをコーティングするために1945年以降に最初に使われました。

 

1938年、アメリカとヨーロッパで二重反射防止フィルムが開発されましたが、高品質の製品が製造されたのは1949年までです。

 

1965年に、広帯域3層反射防止システムが開発されました。 反射フィルムに関しては、ゼネラルエレクトリックが1937年に最初のアルミランプを製造しました。同じ年にドイツは最初の医療用耐摩耗性硬質ロジウムフィルムを製造しました。 フィルターに関しては、1939年にドイツで金属 - 誘電体フィルムFabry_Perot干渉フィルターが堆積された。

 

スパッタリングコーティングの分野では、1858年頃、イギリスとドイツの研究者が実験室でスパッタリング現象を発見しました。 技術はゆっくり進化しました。

 

1955年、Wehnerによる高周波スパッタリング技術の提案後、スパッタリングコーティングは急速に発展し、重要な光学薄膜プロセスとなりました。 既存の堆積プロセスには、バイポーラスパッタリング、トリポールスパッタリング、反応性スパッタリング、マグネトロンスパッタリングおよび二重イオンスパッタリングが含まれる。

 

1950年代以来、光学薄膜はコーティング技術とコンピュータ支援設計で急速に発展してきました。 コーティングの面では、一連の新しいイオンベースの技術が研究され適用された。

 

1953年、ドイツのAuwarterは反応性蒸着めっき用の光学薄膜の特許を申請し、イオン化ガスとの化学反応性を高めることを提案した。

 

1964年に、以前の研究に基づいてMattoxイオンプレーティングシステムが導入されました。 その時、イオンシステムは10Paの圧力と2KVの放電電圧の下で作動した。 耐摩耗性および装飾目的で金属にコーティングするために使用されましたが、光学薄膜めっきには適していません。 その後、光学薄膜がガラスなどの絶縁材料上に高周波イオンプレーティングによって堆積された。 1970年代以来、イオンアシスト蒸着、反応性イオンプレーティング、プラズマ化学気相均一化を含む一連の新しい技術が研究され適用されてきました。 高エネルギーイオンの使用により、それらは十分な活性化エネルギーを提供し、表面の反応速度を速める。 光学薄膜製造技術の研究開発方向は、光学薄膜の特性を様々な程度に改善するために、吸着原子の移動度を改善し、柱状微細構造の形成を回避することである。

 

実際、真空コーティングプロセスの開発ははるかに複雑です。 この200年前の技術の歴史を見てみましょう。

 

19世紀に

真空コーティングは200年の歴史があります。 19世紀には、探査と予備調査の段階にありました。 この間、求職者の悩みは完全に展示されていました。

1805年に、接触角と表面エネルギー(Young)の関係が研究されました。

フラウンホーファーはレンズ上に形成されます。

1839年、アーク蒸発に関する研究が始まりました(Hare)。

1852年に、彼は真空スパッタリングコーティング(Grove; Pulker)を研究し始めました。

1857年に、ワイヤーを窒素中で蒸発させて薄膜を形成した(Faraday; Conn)。

1874年に、それはプラズマポリマー(Dewilde; Thenard)に作られると報告されました。

1877年に、薄膜の真空スパッタリング堆積が首尾よく研究された(Wright)。

1880、炭化水素気相熱分解(Sawyer; Man)。

1887、薄膜の真空蒸着(るつぼ)(Nahrwold; Pohl; Pringsheim)。

1896年に、反射防止膜を形成するための化学プロセスが開発されました。

1897年に、四塩化タングステン(CVD)の水素還元法がうまく研究されました。 膜厚の光学干渉法(Wiener)

20世紀の最初の50年間

1904年エジソンはシリンダーに銀をスパッタリングするための特許を受けました。

1907年に、真空反応蒸発技術(Soddy)が研究されました。

1913年、吸着等温線に関する研究(Langmuir、Knudsen、Knackeなど)。

ガラスロッド上にスパッタリングにより堆積した薄膜抵抗、1917。

1920年Guntherschulzer、スパッタリング理論。

1928年、タングステンフィラメントの真空蒸発(Ritsehl、Cartwrightなど)。

1930年に、真の気相が気化して超微粒子(pfunds)を形成しました。

1934年、半透明のセロハンに金を巻き付けます(Kurz、Whiley)。 成膜用ガラスのプラズマ洗浄(Bauer、Strong)。

1935年に、金属紙コンデンサ用のCd:MgおよびZnの真空蒸着コイルコーティングが成功裏に研究された(Bausch、Mansbridge)。 Palomaの100インチ望遠鏡用の頑丈なガラス。 単層の反射防止フィルムで被覆された光学レンズ(Strong、Smakula)。 金属膜の成長形態に関する研究(Andrade、Matindale)。

1937年に、鉛反射体を使用した密封ビームヘッドが開発された(Wright)。 真空巻蒸発コーティング(Whiley)の開発に成功しました。 ペニングマグネトロン強化スパッタリングコーティングは首尾よく開発された。

1938年に、ベルクハウスは表面のイオン衝撃の後の蒸発のために特許を取られました。 1939年に二重反射防止コーティングがうまく適用された(Cartwright、Turner)。

1941年に、真空アルミメッシュをレーダー用のホイルにしました。

1942年に、3つの反射防止膜がめっきされました(Geffcken)。 同位体分離のための金属イオン源は首尾よく開発された。

1944年、ガラスの電子クリーニングが開発されました(Rice、Dimmick)。

1945年には、多くの女性が複数の光学フィルターを禁止していました(Banning、Hoffman)。

1946年に、薄膜の厚さがX線吸収法(Friedman、Birks)によって測定された。 イギリスの親友会社。

1947年、200インチ望遠鏡の鏡はアルミメッキされました。

1948年に、国立光学研究所(OCLI)が設立されました。 堆積した粒子の真空急速蒸発(Harris、Siegel)。 膜厚は光透過率(Dufour)によって制御される。

1949年、非金属薄膜の成長形態に関する研究(Schulz)。

1950年に、スパッタリング理論が確立されました(Wehner)。 半導体業界は離陸し始めました。 さまざまなマイクロエレクトロニクス産業が発足し始めました。 コールドライトミラーの開発(Turner、Hoffman、Schroder) プラスチック製の装飾フィルムが登場し始めた(Holland et al。

20世紀の最後の50年間

これは、薄膜技術が誕生した50年です。 真空取得および真空測定の開発は、薄膜技術の急速な工業化にとって決定的な要素です。

1952年に、自動表面クリーニングのためのスパッタリングクリーニング方法は首尾よく開発されました。 新しい反応蒸発法(Auwarter、Brinsmaid)が研究された。 耐食性プラズマポリマーフィルムを研究した。

1953年、アメリカの真空協会が設立されました。 巻き付けおよびコーティングにより製造された反射防止フィルム材料(3M)。

1954年に、同社は新しい真空蒸着コイリングとコーティング機(レイボルド社)の開発を始めました。

1955年に、薄膜蒸着のための電子ビーム蒸着技術が成熟し始めました(Ruhle)。 誘電体(ウェーナー)の高周波スパッタリング法が提案された。

1956年、金属コーティングを施した最初のアメリカの自動車が発表されました(Ford motor company)。

1957年に、真空カドミウムめっき法が航空業界で承認されました。 光学フィルムの反応蒸着法が研究された(Brismaid、Auwarterら)。 アメリカの真空塗装協会が設立されました。

1958年に、フィルムエピタキシャル成長技術の開発に成功しました(Gunther)。 NASAが設立されました。

1959年磁気テープコーティング装置を開発(Temescal株式会社)。

1960年に、ポリマー表面プラズマ活性堆積法が登場した(Sharp、Schorhorm)。 電気推進装置用イオン源の開発(カウフマン) 水晶膜厚測定器は首尾よく開発された。

低放射率ガラスは1961年に開発されました(Leybold)。 元素(Laegried、Yamamuraなど)のスパッタリング収率の研究を始めました。

1962年に、化学分析のためのスパッタリング法が研究されました。 カーボン(マッセイ)と金属(ルーカス)のアーク蒸着。 洗浄媒体のためのRfスパッタリング法(Stuart、Andersonら)。 レイボルドの製品はアメリカ市場に参入した。 それでは、元素の蒸気圧について考えてみましょう。

1963年には、部分的な大気への曝露を伴う連続コーティング装置(Charschan、Savachなど)が開発されました。 イオンプレーティングプロセスは首尾よく開発されました(Mattox)。

1964年には、光起電力フィルム用のPECVD(プラズマ化学気相成長)法の開発に成功しました(Bradley et al。)。

1965年に、バイアススパッタリング堆積法が首尾よく開発された(Maisselら)。 薄膜のためのレーザー蒸着法は首尾よく開発された(Smith、Turner)。 絶縁材料のrfスパッタリング堆積方法は、首尾よく開発された(Davidse、Andersonら)。 パルスレーザー堆積法は首尾よく開発された(Smithら)。 アセテートフィルム用の多層真空金属メッシュベルトフィルムは、首尾よく開発された(Galileo)。

1966年に、イオンアルミナイズドリアクタ(Mattoxなど)。 潤滑剤として使用される軟質金属のイオンコーティングは、首尾よく開発された(Spalvins)。 太陽光反射フィルム(3M社)の密着性が良い。

1967年に、カッターへのクロムメッキのスパッタリングが成功しました(レーン)。 真空イオンコーティング法は特許を取得しています(Mattox)。 三極スパッタリング法がうまく開発された(Baun、Wanなど)。 高真空でのMattox堆積

1968年、回転タンク内で、イオンコーティングのごく一部(Mattox、Klein)、航空宇宙産業でイオン蒸着として知られるようになったプロセス。

1969年に、マグネトロンスパッタリングが半球部分の内側で行われ、複数のスパッタリング源が特許を取得しました(Mullay)。 Leyboldの新しいスパッタリングフィルムコーターが登場しました。 蒸着フィルム形態図を公開。

1970年代には、さまざまな真空コーティング技術が工業規模で適用されました。 薄膜技術の発展は黄金時代を迎えました。

1970年、真空蒸着付きホローカソード電子源の開発に成功しました(アルバック)。 高速蒸着多層光学コーティング装置(OCLI)が開発された。 ホローカソードイオンコーティング装置が日本に登場(アルバック株式会社)。

イオン衝撃でガラスをコーティングした会社は、1971年に多くの国で出現しました。ハードカーボンフィルムの開発に成功しました(Aisenberg et al。)。 円錐形部品における特許取得済みのマグネトロンスパッタリング法(Clarke)。 任意の位置に陽極アーク蒸発源が現れる(Snaper、Sablev)。 蒸発中、活性ガスのプラズマが活性化される(Heitman、Auwarterなど)。 アルミ化タバコ巻紙(ガリレオ)の開発 電子ビーム蒸着源を用いたイオンコーティング装置が登場する(商工会議所)。

1972年に、田垣メソッドが開発されました。 イオン銃を備えた高真空スパッタリングコーティング装置(Weissmantel)。 膜形態の同期衝撃効果に関する研究(mattox et al。); 細線コーティング装置が広く使用されています。

1973年に、電気メッキ産業は新しい高品質で安価なイオンコーティング装置を採用しました(Bell社)。 平板反応器(Reinberg)におけるプラズマ化学気相成長法(PECVD)。

1974年に、紫外線 - オゾン洗浄技術が登場しました(Sowell、Cuthrellなど)。 イオン衝撃フィルムの圧縮応力に関する研究(Sowell、Cuthrell et al。); 平面磁気制御コーティングの技術は特許を取得しています(Chapin)。

1975年に、反応性イオンコーティング技術の開発に成功しました(Murayama et al。)。 特許取得済みの円筒型カソードマグネトロンスパッタリング技術(ペンフォールドなど) - 族半導体材料分子線エピタキシー(MBE)の開発に成功(Cho、Arthur)。 交互イオンコーティング技術は首尾よく開発された(Schiller)。 シボレーは車のフレームに表示されます。

1976年に、イオン銃を使用して同期衝撃(Weissmantel)でフィルムを堆積させた。

1977年に、中周波数プレーナマグネトロン反応性スパッタリング堆積法が首尾よく開発された(Cormiaなど)。 ITOフィルムの真空巻きめっきは首尾よく開発された(Sierracin、Sheldahlなど)。 ・カーテンウォールガラス用オンラインスパッタリングコーティング装置(AircoTemescal)を開発した。 スパッタリング薄膜の形態(Thornton et al。); 細線上のスパッタ加熱ミラーコーティング(Chahroudi)。 1978年に、光回折フィルムは薄いウェブ(Coburn社)にうまくメッキされました。 制御可能なアーク蒸発源(Dorodnov)の開発 プラズマダークアーク蒸着法の開発(Aksenov et al。); 窓は、ITO膜スパッタリング(後にCPと呼ばれる)によって首尾よく開発された。

1979年に、市販のオンライン低放射率ガラスコーティング装置が使用された。 工業化を達成するためのスパッタリング蒸着ネットワークフィルム(CormiaChahroudi社)。 特許取得済みのプレーナマグネトロンカソードスパッタリング(BOCCT)。 新しいオンライン高速蒸着ガラススパッタリングコーティング装置(Leybold)

1980年に、イオン銃を用いて蒸気クロム膜の応力を改善した(Hoffman、Gaerttner)。 最初の大型スパッタリングコイリングおよびコーティング装置が登場した(Leybold)。 米国ではマルチアーク蒸着が工業化されている。 工業化を達成するためのAgベースの熱制御コーティング(Leubold社)。

1981年に、物理蒸着法を使用して硬質フィルムを工具にコーティングしました。 ハードウェア(Leybold)用の装飾的で多機能の膜。 装飾フィルムのスパッタリングイオンプレーティング(レイボルド社)。 スパッタリングコイルめっき装置(レイボルド)。 高蒸着速度のオンラインITO - Ag - ITOコーティング装置(Leybold); 銀コート反射フィルムを開発した(3M)。

1982年、超微粒子の気相蒸発が工業化されました(アルバック社)。 特許取得済みの回転マグネトロン円筒形陰極(Mckelvey)。 チタン回転平面スパッタリングターゲット(TicoTitanium)の開発に成功

1983年、衝撃による化学的活性の増強に関する研究(Lincoln、Geis et al。); 回転円筒形マグネトロンスパッタリングターゲットは、首尾よく開発された(Robinson)。 高密度光ディスク(フィリップス、ソニー)。 磁気テープ用ネットワークコーティング装置(Leybold)の工業化。 蒸着ゾーンの真空度が絶えず変化すると、金属化微細メッシュが形成される(Galileo社)。

a-si光起電力フィルムの1984年グリッドめっき(energycon装置)。

1985年に、多層ポリマーフィルムの真空蒸着が特許を取得しました(GE)。 1986年、非平衡マグネトロンスパッタリングに関する研究(ウィンドウズなど)。

HTS薄膜のレーザー剥離堆積(Dijkkamp et al。); ラスタレスホールイオン源は、首尾よく開発された(Kaufman、Robinsonら)。 カラーインクジェット印刷(OCLI)

1988年に、二重陰極中周波スパッタリングイオン源が首尾よく開発された(Este et al。)。 dc円筒回転マグネトロンスパッタリング技術(BOCCT)の工業化。 スパッタリングフィルムの応力を制御するための圧力パルス法は、首尾よく開発されている(Cuthrell、Mattox)。

1989年に、現在CPフィルムとして一般に知られているコトルズ機能性フィルムが登場しました。

1990年、マグネトロンスパッタリング技術が成熟したならば、デュアルAC(Leybold)。 金融キャビネットセキュリティ用ファインメッシュコーティング装置(アルバック社)の開発 精密スクリーンコーティング用の振動台の開発に成功しました(Leybold)。 アルミナの中間周波数反応性スパッタリング堆積法は、首尾よく開発された(Leybold社)。

1991年に、アクリルポリマーコーティングがうまく適用されました。 ZrN装飾フィルム工業化(レイボルド)

1993年に、スクレーパーコーティング技術が特許を取得しました(Gillette社)。

1995年に、酸化ケイ素バリアフィルムは特許を取得しました(BOCCT社)。 自動車用ヘッドライト用の成功したオンラインクラスタスパッタリングコーティング技術(Leybold)

1997年に、アクリルポリマーコーティング技術はデルタV技術と改名されました。 TaNおよびCuを物理蒸着(IBM)によってシリコン上にメッキした。 装飾フィルム用のオフラインクラスターコーティング装置(Leybold)の開発

1998年に、フィルターアーク源を備えたスクレーパーコーティング装置が生産された(Gillette社)。

1999年には、大面積のガラス長手方向コーティングのためのデルタV技術。