Подложка, покрытая слоем диэлектрика, и способ и устройство для её изготовления

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ нанесения покрытия на подложку (1), включающий формирование по меньшей мере одного тонкого слоя диэлектрика на подложку катодным напылением в камере напыления (2) и облучение его по меньшей мере одним пучком ионов (3), отличающийся тем, что пучок ионов в камере напыления формируют при помощи линейного ионного источника, при этом требуемое значение показателя преломления вышеупомянутого слоя диэлектрика задают посредством изменения угла, образованного между пучком ионов и поверхностью подложки, и/или изменения напряжения, приложенного к клеммам ионного источника.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное напыление осуществляют в магнитном поле, а диэлектрик реакционно способен в присутствии кислорода и/или азота.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что пучок ионов образован ионами кислорода.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что формируют пучок ионов с энергией, находящейся в диапазоне от 200 до 2000 эВ или находящейся в диапазоне от 500 до 5000 эВ.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что плотность слоя диэлектрика, нанесенного на подложку катодным напылением с облучением пучком ионов, остается неизменной.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что показатель преломления слоя диэлектрика, облученного пучком ионов, уменьшен по отношению к показателю данного слоя, нанесенного до облучения его пучком ионов.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что показатель преломления слоя диэлектрика, облученного пучком ионов, увеличен по отношению к показателю данного слоя, нанесенного до облучения его пучком ионов.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что облучение пучком ионов осуществляют одновременно с нанесением слоя напылением.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что облучение пучком ионов осуществляют последовательно по отношению к нанесению слоя напылением.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что направляют пучок ионов на подложку (1), в частности, в направлении, образующем ненулевой угол с поверхностью подложки, предпочтительно в направлении, образующем угол от 10 до 80ш с поверхностью подложки.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что направляют пучок ионов на по меньшей мере один катод, в частности в направлении, образующем ненулевой угол с поверхностью катода, предпочтительно в направлении, образующем угол от 10 до 80ш с поверхностью упомянутого катода.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что слой диэлектрика представляет собой слой на основе оксида цинка.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что в камере напыления (2) при помощи линейного ионного источника (4) одновременно с нанесением слоя напылением создают пучок ионов (3) и осуществляют дополнительную обработку нанесенного слоя по меньшей мере одним другим пучком ионов.

14. Подложка с покрытием, полученная способом по любому из пп.1-13.

15. Подложка по п.14, отличающаяся тем, что плотность слоя диэлектрика, нанесенного на подложку катодным напылением и облученного пучком ионов, равна плотности слоя диэлектрика до облучения пучком ионов.

16. Подложка по п.14 или 15, отличающаяся тем, что слой диэлектрика, облученный пучком ионов, имеет показатель преломления, близкий к показателю слоя до облучения пучком ионов.

17. Подложка по любому из пп.14-16, отличающаяся тем, что слой диэлектрика, облученный пучком ионов, имеет показатель преломления, больший показателя слоя до облучения пучком ионов.

18. Подложка по любому из пп.14-16, отличающаяся тем, что слой диэлектрика, облученный пучком ионов, имеет показатель преломления, меньший показателя слоя до облучения пучком ионов.

19. Подложка по любому из пп.13-18, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой имеет градиент показателя, регулируемый в зависимости от параметров ионного источника.

20. Подложка по любому из пп.14-19, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой диэлектрика представляет собой слой из оксида металла или кремния, стехиометрического или нестехиометрического, или из нитрида или оксинитрида металла или кремния.

21. Подложка по любому из пп.14-20, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой диэлектрика представляет собой слой из оксида по меньшей мере одного элемента, выбранного из кремния, цинка, тантала, титана, олова, алюминия, циркония, ниобия, индия, церия, вольфрама.

22. Подложка по п.21, отличающаяся тем, что слой представляет собой слой оксида цинка и имеет показатель преломления меньше или равный 1,95, в частности от 1,85 до 1,95.

23. Подложка по п.21 или 22, отличающаяся тем, что слой представляет собой слой оксида цинка и имеет плотность порядка 5,3 г/см3.

24. Подложка по любому из пп.14-20, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой диэлектрика представляет собой слой из нитрида или оксинитрида кремния.

25. Подложка по любому из пп.14-24, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой имеет содержание аргона порядка от 0,2 до 0,6 ат.%.

26. Подложка по любому из пп.14-25, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой имеет содержание железа меньше или равное 3 ат.%.

27. Подложка по любому из пп.14-26, отличающаяся тем, что она покрыта набором слоев, в котором слой серебра расположен выше вышеупомянутого слоя диэлектрика, облученного пучком ионов.

28. Подложка по п.27, отличающаяся тем, что другой слой диэлектрика расположен выше слоя серебра.

29. Подложка по п.27 или 28, отличающаяся тем, что набор слоев содержит по меньшей мере два слоя серебра.

30. Подложка по любому из пп.27-29, отличающаяся тем, что она имеет поверхностное сопротивление R меньше 6 W/, даже меньше 2,1 W/, в частности порядка 1,9 W/.

31. Оконное стекло, содержащее по меньшей мере одну подложку с покрытием, полученную способом по любому из пп.1-13.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

011247 Настоящее изобретение относится к области тонкослойных покрытий на основе диэлектрика, в частности, типа оксида, нитрида или оксинитрида металла, нанесенных на прозрачные подложки, в частности стеклянные, методом вакуумного напыления. Изобретение касается покрытой подложки, способа изготовления, установки для изготовления и применения подложки и/или способа при изготовлении оконных стекол и, в частности, двойных слоистых оконных стекол, содержащих по меньшей мере одну подложку согласно изобретению. Задачей изобретения было изготовление стекол, называемых "функциональными". Обычно по меньшей мере на одну из подложек, которые их образуют, наносят тонкий слой или набор тонких слоев для того, чтобы придать оконным стеклам оптические свойства, например антиотражающие, свойства в инфракрасной области ( низкая излучательная способность) и/или электропроводящие свойства. Диэлектрические слои на основе оксида и/или нитрида часто используют, например, с одной и с другой стороны слоя серебра или слоя легированного оксида металла или в качестве интерференционного слоя в чередующихся наборах слоев диэлектриков с низким и высоким показателем преломления. Слои, нанесенные катодным напылением, считаются немного менее химически и механически стойкими, чем слои, нанесенные пиролитическим способом. Поэтому была развита экспериментальная техника для содействия напылению при помощи ионных пучков, в которой слой бомбардируют пучком ионов, например, кислорода или аргона, который позволяет увеличить плотность слоя и сцепление слоя с несущей подложкой. Упомянутую технику в течение длительного времени применяли только к подложкам очень маленьких размеров ввиду проблем, возникающих, в частности, в терминах совпадения между пучком ионов, происходящим из очень локализованного источника, с одной стороны, и частицами, образующимися в результате испарения или распыления мишени, с другой стороны. В документе ЕР 601928 изложен последовательный способ обработки нанесенного слоя, в котором сначала осуществляют нанесение слоя в камере для напыления, а затем бомбардируют данный слой диэлектрика после его нанесения пучком ионов "низкой энергии", происходящим из точечного источника,имеющим энергию, позволяющую ограничить распыление слоя в результате соударения с ним ионов пучка, типично, меньше 500 эВ и порядка сотни электрон-вольт. Данная обработка нацелена, по существу, на увеличение физической и/или химической долговечности слоя при помощи уплотнения слоя и позволяет достичь более низкой шероховатости поверхности слоя, благоприятствующей последующему "наслаиванию" слоя, наносимого впоследствии сверху. Тем не менее, данная обработка обладает тем недостатком, что может быть осуществлена только на полностью нанесенном слое. Другой недостаток данной обработки заключается в том, что она только дает возможность уплотнения слоя, обработанного таким образом, и что данное уплотнение вызывает увеличение показателя преломления слоя, обработанного таким образом. Следовательно, слои, обработанные таким образом, не могут быть заменены на необработанные слои в результате их различных оптических свойств и обязывают вновь полностью определить системы слоев, в которые материал должен быть включен. Кроме того, данная обработка не оптимизирована для того, чтобы быть осуществленной на подложке большого размера, например, при изготовлении архитектурного остекления. Кроме того, данный способ совсем несовместим со способом катодного напыления покрытия, в частности, осуществляемого в присутствии магнитного поля и предпочтительно реакционноспособного в присутствии кислорода и/или азота, в частности, в результате очень разных рабочих давлений; во время данного изобретения ионные источники функционировали при давлениях, в 10-100 раз меньших давлений, используемых для процессов катодного напыления покрытия, в частности, осуществляемого в присутствии магнитного поля и предпочтительно реакционноспособного в присутствии кислорода и/или азота. Совсем недавно были разработаны ионные источники, которые лучше совместимы с процессом нанесения слоя катодным напылением, решив, в частности, проблему совмещения пучков частиц и улучшив адекватность между размером и геометрией катода, с одной стороны, и ионного источника, с другой стороны. Данные системы, известные под названием "линейный источник", описаны, в частности, в документах US 6214183 и US 6454910. В документе WO 02/46491 описано использование источника упомянутого типа для получения функционального слоя оксида серебра катодным напылением, исходя из серебряной мишени, с бомбардировкой пучком ионов кислорода. Пучок ионов используют для того, чтобы уплотнить серебряный материал и превратить его в слой, содержащий оксид серебра. Вследствие уплотнения, слой оксида серебра способен в значительной степени поглощать и/или отражать УФ-излучение. Задача настоящего изобретения состоит в устранении недостатка известного уровня техники и предложении новых материалов в виде тонких слоев, которые могут быть использованы для покрытия прозрачных подложек, типа стеклянных, новых способов нанесения и новых установок. Изобретение основано на том факте, что можно наносить тонкие слои диэлектрика, в частности оксида и/или нитрида, с облучением пучком ионов, регулируя условия таким образом, чтобы материал конечного слоя имел показатель, подобранный для заданной величины, в частности, меньше или больше показателя материала, нанесенного в обычных условиях, то есть не подвергая слой воздействию по-1 011247 меньшей мере одного ионного пучка. В этом отношении изобретение имеет целью подложку, в частности стеклянную, согласно п.1. Подложка согласно изобретению покрыта по меньшей мере одним тонким слоем диэлектрика, нанесенным катодным напылением, в частности, в присутствии магнитного поля, и предпочтительно реакционноспособным в присутствии кислорода и/или азота, с облучением по меньшей мере одним пучком ионов, происходящим из ионного источника, при этом слой диэлектрика, нанесенный с облучением пучком ионов,имеет показатель преломления, который может быть отрегулирован в зависимости от параметров ионного источника и, в частности, напряжения, приложенного к его клеммам, причем ионный источник представляет собой линейный источник. Пучок ионов, используемый для осуществления настоящего изобретения, называется "пучком ионов высокой энергии", имеющих, типично, энергию порядка от нескольких сотен эВ до нескольких тысяч эВ. Предпочтительно параметры регулируют таким образом, чтобы слой имел показатель, значительно меньше или значительно больше показателя слоя, нанесенного без пучка ионов, но который также может быть близок к показателю слоя, нанесенного без пучка ионов. В контексте настоящего описания "близкий" показатель отличается от эталонной величины приблизительно на 5%, самое большее. Изобретение, равным образом, может дать возможность создать градиент показателя в нанесенном слое. Таким образом, вышеупомянутый слой обладает в одном из вариантов градиентом показателя, регулируемым в зависимости от параметров ионного источника. Преимущественно по меньшей мере для части диэлектрических материалов, которые могут быть нанесены, каково бы ни было реализованное изменение показателя, плотность слоя диэлектрика, нанесенного на подложку катодным напылением с облучением пучком ионов, сохраняется на близкой или идентичной величине. В контексте настоящего описания величина "близкой" плотности отличается от эталонной величины приблизительно на 10%, самое большее. Изобретение применимо, в частности, для получения диэлектрического слоя на основе оксида металла или кремния, стехиометрического или нестехиометрического, или на основе нитрида или оксинитрида металла или кремния. В частности, диэлектрический слой может быть из оксида по меньшей мере одного элемента, выбранного из кремния, цинка, тантала, титана, олова, алюминия, циркония, ниобия, индия, церия, вольфрама. Среди смешанных оксидов, которые могут быть приняты во внимание, можно назвать, в частности,оксид индия и олова (ИТО) (ITO). Слой может быть получен с использованием катода из легированного металла, то есть содержащего малое количество элемента; в качестве иллюстрации обычно используют катоды из цинка, содержащего небольшое количество другого металла, такого как алюминий или галлий. В настоящем описании под оксидом цинка подразумевают оксид цинка, который может содержать небольшое количество другого металла. Это относится также к другим названным оксидам. Например, слой оксида цинка, нанесенный согласно изобретению, имеет показатель преломления,который может быть установлен на величине, меньшей или равной 1,95, в частности порядка 1,35-1,95. Его плотность может быть поддержана на величине, близкой к 5,3 г/см 2, в частности на величине порядка 5,30,2 г/см 2, идентичной плотности слоя ZnO, нанесенного при низком давлении, которая составляет порядка 5,3 г/см 2. Слои оксида цинка, имеющие показатель преломления, установленный на величине, меньшей 1,88 и близкой к данной величине, могут быть получены, регулируя условия катодного напыления (в частности, содержание кислорода в атмосфере) таким образом, чтобы слегка отклониться от стехиометрии целевого оксида с тем, чтобы компенсировать воздействие бомбардировки ионами. Слой диэлектрика может быть также из нитрида или оксинитрида кремния. Такие слои диэлектрического нитрида могут быть получены, регулируя условия катодного напыления (в частности, содержание азота в атмосфере) таким образом, чтобы слегка отклониться от стехиометрии целевого нитрида с тем, чтобы компенсировать воздействие бомбардировки ионами. Вообще, воздействие пучка ионов имеет следствием улучшение механических свойств диэлектрического слоя. В результате ионной бомбардировки в слой вводится(вводятся) количество(а) бомбардирующего(их) вещества(веществ) в пропорции, которая зависит от природы газовой смеси в источнике и конфигурации источник/катод/подложка. В качестве иллюстрации, слой, нанесенный при бомбардировке пучком ионов аргона, может иметь в своем составе аргон в содержании порядка от 0,2 до 0,6 ат.%, в частности около 0,45%. Генерация пучка ионов ионным источником, в котором используются катоды из мягкого железа или любого другого материала, в частности парамагнитного, которые подвергаются эрозии в ходе процесса, может быть ответственна за присутствие следов железа в нанесенном слое. Было подтверждено,-2 011247 что присутствие железа в процентном содержании 3 ат.% или меньше является приемлемым, так как оно не нарушает характеристики, в частности оптические или электрические, слоя. Предпочтительно параметры нанесения (в частности, скорость перемещения подложки) подбирают таким образом, чтобы иметь содержание железа меньше 1 ат.%. Благодаря сохранению обычных оптических характеристик, очень легко ввести диэлектрические слои, полученные таким образом, в известные наборы слоев для изготовления стекол, называемых функциональными, в частности использующих металлический функциональный слой на основе серебра. Могут быть задуманы специфические наборы слоев, включающие в себя диэлектрик с показателем,установленным на величине, отличной от стандарта. Таким образом, предметом изобретения является подложка, покрытая набором слоев, в котором слой серебра расположен поверх вышеупомянутого слоя диэлектрика, подвергнутого воздействию пучка ионов. По меньшей мере один другой слой диэлектрика может быть затем нанесен поверх вышеупомянутого слоя серебра. Данная конфигурация оказывается особенно выгодной, когда нижний диэлектрический слой представляет собой слой на основе оксида цинка и/или олова, так как они дают повод для наращивания слоя серебра на особенно хорошо ориентированный слой оксида с улучшенными конечными характеристиками. Известно, что присутствие слоя оксида цинка под серебром заметно влияет на качество вышеупомянутого слоя серебра. Формирование слоя серебра на слое оксида цинка, нанесенном согласно изобретению, дает совсем замечательное улучшение. Набор слоев может таким образом обладать поверхностным сопротивлением R меньше 6 /, даже меньше 2,1 /, в частности порядка 1,9 /. Данные подложки являются таким образом особенно выгодными для изготовления оконных стекол с низкой излучательной способностью, или оконных стекол для регулирования солнечного излучения,или прозрачных элементов с высокой электропроводностью, таких как экраны для электромагнитного экранирования плазменных воспроизводящих устройств. В вышеупомянутых подложках поверх слоя серебра может быть расположен другой слой диэлектрика. Он может быть выбран на основе оксидов, или нитридов, или оксинитридов, упомянутых выше. Он сам может быть нанесен с облучением или без облучения пучком ионов. Набор слоев может содержать по меньшей мере два слоя серебра, даже три или четыре слоя серебра. Примеры наборов слоев, которые могут быть реализованы согласно изобретению, содержат следующие последовательности слоев: где (i) указывает, что слой подвергнут облучению пучком ионов,и где слой блокирующего металла может быть интеркалирован выше и/или ниже по меньшей мере одного слоя серебра. Используемая подложка равным образом могла бы быть из пластмассы, в частности из прозрачной пластмассы. Равным образом, предметом изобретения является способ изготовления подложки, такой как описанная перед этим, то есть способ нанесения набора слоев, в котором на подложку катодным напылением в камере напыления с облучением по меньшей мере одним пучком ионов, происходящим из ионного источника, наносят по меньшей мере один слой диэлектрика, в частности, в присутствии магнитного поля, и предпочтительно реакционноспособный в присутствии кислорода и/или азота. По способу согласно изобретению, пучок ионов создают при помощи линейного источника, и показатель преломления вышеупомянутого слоя диэлектрика, облучаемого пучком ионов, может быть установлен в зависимости от параметров ионного источника. Таким образом, показатель преломления слоя диэлектрика, облучаемого пучком ионов, может быть уменьшен или увеличен по отношению к показателю преломления упомянутого слоя, нанесенного в отсутствие пучка ионов. Преимущественно по меньшей мере для части диэлектрических материалов, которые могут быть нанесены, каково бы ни было реализованное изменение показателя, сохраняют плотность слоя диэлектрика, нанесенного на подложку катодным напылением с облучением пучком ионов. Облучение пучком ионов осуществляют в камере напыления одновременно и/или последовательно с нанесением слоя напылением. Под "одновременно" подразумевают тот факт, что материал, входящий в состав тонкого слоя диэлектрика, подвергается воздействиям пучка ионов в то время, когда слой еще не полностью нанесен, то есть что он еще не достиг его конечной толщины.-3 011247 Под "последовательно" подразумевают тот факт, что материал, входящий в состав тонкого слоя диэлектрика, подвергается воздействиям пучка ионов в то время, когда слой полностью нанесен, то есть после того, как он достиг его конечной толщины. В варианте с одновременным облучением при нанесении положение ионного(ых) источника(ов) предпочтительно оптимизировано таким образом, чтобы максимум плотности напыляемых частиц, происходящих из мишени, перекрывался с пучком ионов или пучками ионов. Предпочтительно для получения диэлектрического слоя на основе оксида создают пучок ионов кислорода с атмосферой с преобладающим содержанием кислорода, в частности со 100% кислорода у ионного источника, тогда как атмосфера у катода, используемого для напыления, составлена предпочтительно из 100% аргона. В данном варианте облучение пучком ионов осуществляется одновременно с нанесением слоя напылением. С этой целью нет необходимости ограничивать энергию ионов как в известном уровне техники; напротив, предпочтительно создают пучок ионов с энергией, находящейся в диапазоне от 200 до 2000 эВ, даже находящейся в диапазоне от 500 до 5000 эВ, в частности от 500 до 3000 эВ. Можно направлять пучок ионов на подложку и/или на распыляемый катод, в частности, в направлении или под ненулевым углом к поверхности подложки и/или катода, соответственно так, что пучок ионов накладывается на поток нейтральных частиц, выбрасываемых из мишени при напылении. Упомянутый угол может составлять от 10 до 80 по отношению к нормали к подложке, будучи измеренным, например, относительно вертикали в центре катода и, в частности, относительно вертикали к оси катода, когда он цилиндрический. В случае прямого потока на мишень, пучок ионов, происходящих из источника, накладывается на"след потока" мишени, создаваемый распылением, то есть центры двух пучков, выходящих соответственно из катода и ионного источника, совмещаются на поверхности подложки. Благоприятно, поток ионов может быть также использован вне следа потока и ориентирован на катод, чтобы увеличить степень использования мишени (абляция). Пучок ионов может в таком случае быть ориентирован на распыляемый катод под углом (10-80) по отношению к нормали к подложке, проходящей через центр катода, и, в частности, через ось катода, когда он цилиндрический. Расстояние от источника до подложки в последовательной или одновременной конфигурации составляет от 5 до 25 см, предпочтительно 105 см. Ионный источник может быть расположен до или после распыляемого катода по направлению перемещения подложки (то есть угол между ионным источником и катодом или подложкой является, соответственно, отрицательным или положительным по отношению к нормали к подложке, проходящей через центр катода). В варианте изобретения в камере для напыления при помощи линейного ионного источника создают пучок ионов одновременно с нанесением слоя напылением, затем осуществляют дополнительную обработку нанесенного слоя по меньшей мере одним другим пучком ионов. Настоящее изобретение станет более понятным при чтении следующего ниже детального описания примеров осуществления, не носящих ограничительного характера, и из прилагаемых чертежей. Фиг. 1 иллюстрирует продольный разрез установки согласно изобретению; фиг. 2 - величины показателей преломления, полученные для слоя ZnO, нанесенного согласно изобретению, в зависимости от величины напряжения, приложенного к клеммам ионного источника; фиг. 3 - величины показателей преломления, полученные для слоя TiO2, нанесенного согласно изобретению, в зависимости от величины напряжения, приложенного к клеммам ионного источника. Сравнительный пример 1. В данном примере тонкий диэлектрический слой оксида цинка толщиной 30 нм наносят на стеклянную подложку (1) при помощи установки (10), которую иллюстрирует фиг. 1. Данная установка для нанесения покрытия содержит камеру для вакуумного напыления (2), в которой подложка (1) перемещается на средствах конвейерной доставки, не изображенных здесь, по направлению и в сторону, иллюстрируемым стрелкой F. Данная установка (2) содержит систему для катодного напыления (5) в присутствии магнитного поля. Данная система содержит по меньшей мере один вращающийся цилиндрический катод (но он, равным образом, мог бы быть плоским), который простирается точно на всю ширину подложки, при этом ось катода расположена точно параллельно подложке. Данная система катодного напыления (5) расположена над подложкой на высоте Н 5, равной 265 мм. Материал, выделяющийся из катода системы напыления, направляется на подложку точно в форме пучка (6). Установка (2) содержит также линейный ионный источник (4), испускающий пучок ионов (3), который так же простирается точно на всю ширину подложки. Данный линейный ионный источник (4) расположен перед катодом в соответствии с направлением перемещения подложки на расстоянии L4, равном 170 мм, от оси катода, на высоте Н 4, равной 120 мм, над подложкой. Ионный пучок (3) ориентирован под углом А по отношению к вертикали к подложке, проходящей-4 011247 через ось катода. Упомянутое нанесение покрытия осуществляют известным методом катодного напыления на подложку, которая перемещается в камере напыления перед катодом вращающегося типа на основе Zn, содержащего около 2 мас.% алюминия, в атмосфере, содержащей аргон и кислород. Скорость перемещения составляет по меньшей мере 1 мм/мин. Условия нанесения, представленные в табл. 1 а, следующей ниже, приспособлены для того, чтобы создать слой оксида цинка с небольшим недостатком состава против стехиометрического с показателем 1,88 (тогда как слой стехиометрического ZnO имеет показатель от 1,93 до 1,95). Таблица 1a В первый период нанесение осуществляют без облучения пучком ионов, затем, на втором этапе применяют пучок ионов (3) кислорода из линейного ионного источника (4), который направляют на подложку под углом 45 и заставляют изменяться напряжение [U] на клеммах ионного источника до 3000 эВ. Фиг. 2 иллюстрирует изменение полученного показателя n. Слой, нанесенный без облучения пучком ионов и нанесенный при различных напряжениях, анализируют методом рентгеновской рефлектометрии для того, чтобы определить его плотность. Измеренные величины представлены в табл. 1 б, следующей ниже. Таблица 1 б Каковы бы ни были напряжение, приложенное к клеммам ионного источника, и полученный показатель, плотность слоя, сформированного таким образом, остается постоянной. Таким образом, понижают показатель преломления слоя ZnO без введения в слой пористости, так как его плотность не уменьшается. Следовательно, механическая стойкость слоя ZnO не была затронута обработкой. Это было подтверждено испытаниями механической стойкости. Методом МСВИ (SIMS) измеряют, что слои ZnO, нанесенные с облучением пучком ионов, имеют содержание железа меньше 1 ат.%, и методом спектрометрии обратного рассеяния Рутерфорда измеряют, что слои содержат аргон в количестве 0,45 ат.%. Пример 2. В данном примере на стеклянную подложку наносят набор слоев:ZnO 10 нм/Ag 19,5 нм/ZnO 10 нм,в котором нижний слой оксида цинка получают как в примере 1 с облучением пучком ионов.-5 011247 Чтобы получить нижний слой, действуют как в примере 1, подбирая время пребывания подложки в камере для того, чтобы уменьшить до 10 нм толщину слоя оксида. Затем подложку перемещают перед серебряным катодом в атмосфере, состоящей из 100% аргона,затем вновь перед цинковым катодом в атмосфере аргона и кислорода в условиях сравнительного примера 1. Сравнивают полученные свойства со свойствами сравнительного примера 2, в котором нижний слой оксида цинка получают без облучения пучком ионов. Измеряют показатель слоев ZnO под серебром и их плотность. Получены величины, подобные величинам примера 1. Сравнительный пример 3. В данном примере на стеклянной подложке получают набор слоев: в котором нижний слой оксида получают как в примере 1 с облучением пучком ионов. Чтобы получить слой оксида цинка, действуют как в примере 1, подбирая время пребывания подложки в камере для того, чтобы уменьшить до 8 нм толщину слоя оксида. Затем заставляют подложку перемещаться перед серебряным катодом в атмосфере, состоящей из 100% аргона. Пример 3. Данный пример осуществляют в тех же самых условиях нанесения, что и сравнительный пример 3,за исключением того, что линейный ионный источник расположен в камере напыления и используется для того, чтобы во время формирования слоя на основе оксида цинка создать одновременно с напылением пучок ионов, с атмосферой у источника, состоящей из 100% кислорода. Источник наклонен таким образом, чтобы направлять пучок на подложку под углом 30, и расположен на расстоянии, приблизительно, 14 см от подложки. Указанные модифицированные условия нанесения дают возможность получить слой оксида цинка,имеющий показатель и плотность, точно идентичные показателю и плотности, полученным в примере 1. Сравнительный пример 4. На стеклянной подложке получают набор слоев, имеющих следующие толщины (в нанометрах), соответствующий набору слоев, поставляемому в продажу фирмой SAINT GOBAIN GLASS FRANCE под маркой Planistar: Пример 4. Набор слоев, имеющих те же самые толщины, что в сравнительном примере 4, получают в тех же самых условиях, что условия сравнительного примера 4, за исключением того, что линейный ионный источник расположен в камере напыления и используется для того, чтобы во время получения каждого слоя на основе оксида цинка, лежащего непосредственно ниже каждого функционального слоя на основе серебра, создать одновременно с напылением ионный пучок. Атмосфера у источника состоит из 100% кислорода. Источник наклонен таким образом, чтобы направлять пучок на подложку под углом 30, и расположен на расстоянии приблизительно 14 см от подложки. Энергия ионного пучка при каждом прохождении порядка 3000 эВ. Давление внутри камеры составляет 0,1 мкбар во время первого прохождения и 4,3 мкбар во время второго прохождения, при мощности мишени 5,5 кВт во время первого прохождения и 10 кВт во время второго прохождения. Указанные модифицированные условия нанесения дают возможность получить слой оксида цинка,имеющий показатель и плотность, точно идентичные показателю и плотности, полученным в примере 1. Пример 5. В данном примере на стеклянную подложку наносят согласно изобретению слой оксида титана толщиной 95 нм. Упомянутое нанесение осуществляют катодным напылением на подложку, которая перемещается в той же самой камере напыления, что в примере 1, в атмосфере у распыляемого катода, содержащей только аргон. Расположенный в камере напыления линейный ионный источник используют для того, чтобы создать одновременно с напылением ионный пучок, исходя из атмосферы у источника, состоящей из 100% кислорода. Источник наклонен таким образом, чтобы направлять пучок на подложку под углом А от 20 до 45. Условия нанесения представлены в табл. 2 а. В первый период нанесение осуществляют без облучения пучком ионов, затем, на втором этапе применяют пучок ионов (3) кислорода из линейного ионного источника (4), который направляют на подложку под углом 20 или 45 и прикладывают напряжение [В] [V] к клеммам ионного источника 500, 1000 и 2000 эВ. Слой, нанесенный без облучения пучком ионов и нанесенный при различных напряжениях, анализируют методом рентгеновской рефлектометрии для того, чтобы определить его плотность. Измеренные величины представлены в табл. 2 б, следующей ниже. Таблица 2 б нв: неизмеренная величина В данном случае наблюдают, что показатель слоя изменяется подобно изменению плотности слоя,сформированного таким образом. Констатируют, что увеличение угла наклона источника ионов позволяет увеличить показатель преломления (небольшое увеличение плотности слоя TiO2); бомбардировка при низком напряжении (500 В), следовательно, при низкой энергии (250 эВ) позволяет увеличить показатель преломления (небольшое увеличение плотности); бомбардировка при высоком напряжении (700-2000 В) позволяет уменьшить показатель преломления. Итак, механическая стойкость слоя TiO2 не была затронута обработкой. Это было подтверждено испытаниями механической стойкости. Методом спектрометрии обратного рассеяния Рутерфорда измеряют, что слой TiO2 содержит аргон в количестве 0,45 ат.%. Настоящее изобретение описано в том, что предшествует, в качестве примера. Подразумевается,-7 011247 что специалист в состоянии реализовать различные варианты изобретения, тем не менее, не выходя из объема охраны патента, такого как определенный пунктами формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ нанесения покрытия на подложку (1), включающий формирование по меньшей мере одного тонкого слоя диэлектрика на подложку катодным напылением в камере напыления (2) и облучение его по меньшей мере одним пучком ионов (3), отличающийся тем, что пучок ионов в камере напыления формируют при помощи линейного ионного источника, при этом требуемое значение показателя преломления вышеупомянутого слоя диэлектрика задают посредством изменения угла, образованного между пучком ионов и поверхностью подложки, и/или изменения напряжения, приложенного к клеммам ионного источника. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное напыление осуществляют в магнитном поле, а диэлектрик реакционно способен в присутствии кислорода и/или азота. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что пучок ионов образован ионами кислорода. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что формируют пучок ионов с энергией, находящейся в диапазоне от 200 до 2000 эВ или находящейся в диапазоне от 500 до 5000 эВ. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что плотность слоя диэлектрика, нанесенного на подложку катодным напылением с облучением пучком ионов, остается неизменной. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что показатель преломления слоя диэлектрика,облученного пучком ионов, уменьшен по отношению к показателю данного слоя, нанесенного до облучения его пучком ионов. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что показатель преломления слоя диэлектрика,облученного пучком ионов, увеличен по отношению к показателю данного слоя, нанесенного до облучения его пучком ионов. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что облучение пучком ионов осуществляют одновременно с нанесением слоя напылением. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что облучение пучком ионов осуществляют последовательно по отношению к нанесению слоя напылением. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что направляют пучок ионов на подложку (1),в частности, в направлении, образующем ненулевой угол с поверхностью подложки, предпочтительно в направлении, образующем угол от 10 до 80 с поверхностью подложки. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что направляют пучок ионов на по меньшей мере один катод, в частности в направлении, образующем ненулевой угол с поверхностью катода, предпочтительно в направлении, образующем угол от 10 до 80 с поверхностью упомянутого катода. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что слой диэлектрика представляет собой слой на основе оксида цинка. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что в камере напыления (2) при помощи линейного ионного источника (4) одновременно с нанесением слоя напылением создают пучок ионов (3) и осуществляют дополнительную обработку нанесенного слоя по меньшей мере одним другим пучком ионов. 14. Подложка с покрытием, полученная способом по любому из пп.1-13. 15. Подложка по п.14, отличающаяся тем, что плотность слоя диэлектрика, нанесенного на подложку катодным напылением и облученного пучком ионов, равна плотности слоя диэлектрика до облучения пучком ионов. 16. Подложка по п.14 или 15, отличающаяся тем, что слой диэлектрика, облученный пучком ионов,имеет показатель преломления, близкий к показателю слоя до облучения пучком ионов. 17. Подложка по любому из пп.14-16, отличающаяся тем, что слой диэлектрика, облученный пучком ионов, имеет показатель преломления, больший показателя слоя до облучения пучком ионов. 18. Подложка по любому из пп.14-16, отличающаяся тем, что слой диэлектрика, облученный пучком ионов, имеет показатель преломления, меньший показателя слоя до облучения пучком ионов. 19. Подложка по любому из пп.13-18, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой имеет градиент показателя, регулируемый в зависимости от параметров ионного источника. 20. Подложка по любому из пп.14-19, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой диэлектрика представляет собой слой из оксида металла или кремния, стехиометрического или нестехиометрического, или из нитрида или оксинитрида металла или кремния. 21. Подложка по любому из пп.14-20, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой диэлектрика представляет собой слой из оксида по меньшей мере одного элемента, выбранного из кремния, цинка,тантала, титана, олова, алюминия, циркония, ниобия, индия, церия, вольфрама. 22. Подложка по п.21, отличающаяся тем, что слой представляет собой слой оксида цинка и имеет показатель преломления меньше или равный 1,95, в частности от 1,85 до 1,95. 23. Подложка по п.21 или 22, отличающаяся тем, что слой представляет собой слой оксида цинка и-8 011247 имеет плотность порядка 5,3 г/см 3. 24. Подложка по любому из пп.14-20, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой диэлектрика представляет собой слой из нитрида или оксинитрида кремния. 25. Подложка по любому из пп.14-24, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой имеет содержание аргона порядка от 0,2 до 0,6 ат.%. 26. Подложка по любому из пп.14-25, отличающаяся тем, что вышеупомянутый слой имеет содержание железа меньше или равное 3 ат.%. 27. Подложка по любому из пп.14-26, отличающаяся тем, что она покрыта набором слоев, в котором слой серебра расположен выше вышеупомянутого слоя диэлектрика, облученного пучком ионов. 28. Подложка по п.27, отличающаяся тем, что другой слой диэлектрика расположен выше слоя серебра. 29. Подложка по п.27 или 28, отличающаяся тем, что набор слоев содержит по меньшей мере два слоя серебра. 30. Подложка по любому из пп.27-29, отличающаяся тем, что она имеет поверхностное сопротивление R меньше 6 /, даже меньше 2,1 /, в частности порядка 1,9 /. 31. Оконное стекло, содержащее по меньшей мере одну подложку с покрытием, полученную способом по любому из пп.1-13.

МПК / Метки

МПК: C03C 17/22, C23C 14/34, C23C 14/08, C03C 17/36, C03C 17/245

Метки: устройство, способ, изготовления, подложка, слоем, диэлектрика, покрытая

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/11-11247-podlozhka-pokrytaya-sloem-dielektrika-i-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-eyo-izgotovleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Подложка, покрытая слоем диэлектрика, и способ и устройство для её изготовления</a>

Похожие патенты