СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЛОЖКИ Российский патент 2009 года по МПК C03C23/00 

Настоящее изобретение относится к способу очистки подложки. В частности, оно относится к способам очистки, предназначенным для интегрирования в установку вакуумного осаждения функциональных слоев, причем такие установки имеют промышленный размер (подложки имеют размеры в направлении, перпендикулярном направлению перемещения, более 1,5 м или даже 2 м). Изобретение относится также к очищенным таким способом подложкам, покрытым пакетом слоев с различными функциональными возможностями (солнцезащитный, низкоизлучательный, экранирующий электромагнитное излучение, нагревательный, гидрофильный, гидрофобный, фотокаталитический), слоев, изменяющих уровень отражения в видимой области (противоотражающий или зеркальный слои), включающих в себя активную систему (электрохромный, электролюминесцентный, фотоэлектрический).

Традиционно, в известных способах очистки в установках осаждения тонких слоев на подложки, в частности стеклянные подложки, традиционно - в линиях осаждения методом катодного распыления, обычно применяются технологии промывки, очистки щетками и ополаскивания подложки в моечных машинах, сконструированных специально для такого применения.

Подложки берут с подставок для хранения подходящим устройством (роботом-погрузчиком, снабженным органами захвата (присосками)) и помещают на роликовый транспортер, на котором они транспортируются в камеру, расположенную выше по потоку собственно камеры распыления, внутри которой подложка претерпевает порой несколько циклов промывки, очистки щетками, ополаскивания и сушки, причем каждый из этих циклов отличается от других, в частности конкретным выбором качества щеток, воды, ПАВов и длительности цикла, причем все эти циклы предназначены для того, чтобы сделать поверхность подложки как можно более чистой и содержащей как можно меньше загрязнений различного происхождения.

Однако, несмотря на повышенную осторожность, соблюдаемую при осуществлении этого способа очистки, его все еще можно улучшить, неизменно заботясь об улучшении качества очистки в малом масштабе, стремясь к снижению числа дефектов, которые приводят к забраковыванию подложки после осаждения слоев и до или после необязательной термической обработки для закалки, придания выпуклости или сгибания.

Фактически, эти остаточные дефекты имеют несколько причин возникновения:

- (i) следы от присосок (остатки кремния или неопрена, в зависимости от материала присоски), следы используемой для резки смазочно-охлаждающей жидкости, различные загрязнения, особенно органического происхождения, пыль, остатки SO₂ и цинка (SO₂ и Zn приходят с обработки с целью защиты стекла в конце флоат-линии), следы от перчаток (в частности, для стационарных измерений), остатки люцита (оргстекло), органические или неорганические остатки, такие как осадки, нанесенные на стекло для защиты поверхности стекла от переливчатости (например, цитрат цинка); и

- (ii) случайное осушение промывочной воды из моечной машины и/или ПАВов (в частности, катионных), адсорбированных на поверхности стекла (в случае их использования в моечной машине).

В случае (i) остатки, размеры которых могут меняться от всего лишь нескольких нанометров до нескольких микрон в толщину, являются невидимыми на стекле, но выявляются при последующем осаждении пакета тонких слоев, общая толщина которого остается намного меньше средней толщины любого загрязнения. Эти остатки являются, в частности, причиной плохой адгезии слоев на месте дефекта, которая приводит к отслаиванию слоев, подвергая, таким образом, периферийную часть дефекта коррозии под действием атмосферы (в частности, в случае слоев серебра). Это также справедливо, в частности, в случае слоев, которые должны подвергаться термической обработке, так как эти остатки либо окисляются (случай полностью органического загрязнения), либо диффундируют внутрь слоя (случай частично неорганического загрязнения), приводя тем самым к недопустимой коррозии многослойного пакета из-за выпотевания серебра или из-за отслаивания диэлектрических слоев.

Основное следствие этого заключается в том, что подложка идет в брак, так как дефект имеет больший размер, чем допустимый критический размер.

В случае (ii), так как остатки типа выпавших в осадок неорганических солей, появившиеся в результате высыхания капель, имеют значительную проводимость, присутствие большого количества органических молекул или воды, адсорбированной на поверхности стекла, вызывает, в частности, в случае слоев, которые должны подвергаться термической обработке, дефекты типа матовости или коррозионные пятна, которые являются недопустимыми, особенно - после термической обработки. В этом случае подложка и ее многослойный пакет опять разрушаются.

Это явление наличия молекул, адсорбированных на поверхности подложки, тем более критично, чем выше скорость пропускания подложки. Фактически эта скорость поверхности стекла в единицу времени может достигать или даже превосходить 5 м/мин, а следовательно, в линию попадут существенные количества адсорбированных молекул, причем также с потенциально высоким парциальным давлением этих молекул. Эффектом от процесса осаждения будет выделение этих молекул внутрь установки. Таким образом, в случае адсорбции воды (что является самым частым случаем), хорошо известно, в частности, что молекулы водяного пара очень трудно удалить с помощью системы откачки (вакуумирования). Слишком высокое парциальное давление воды приводит к неконтролируемым изменениям слоев и условий осаждения (отклонения в эффективности распыления, недостаток адгезии слоев друг к другу, изменение показателей преломления и т.д.).

Чтобы устранить эти недостатки обычных технологий промывки, были разработаны технологии очистки подложек под вакуумом.

Так, например, из документа US 6002208 (Keem и Maishev) известен способ очистки и/или травления подложки с помощью линейного источника ионов. В этом документе указывается, что по всей ширине подложки можно удалить значительную часть толщины подложки, распыляя ее устройством типа линейного источника ионов, работающим при пониженном давлении (несколько мторр) и использующим в качестве газа-носителя аргон. При осуществлении этого процесса возникают три главных недостатка:

(i) применение аргона, который, как известно, является газом очень эффективного распыления с точки зрения производительности, вызовет нежелательную эрозию катода источника ионов (обычно содержащего, по меньшей мере частично, железо). Полученное в результате загрязнение будет напылено на поверхность подложки и даст дополнительное загрязнение перед нанесением покрытия. Так как покрытие является главным образом металлическим, оно будет не полностью смачивать поверхность подложки и, таким образом, будет собираться в виде бугорков. Эти бугорки могут вызвать дефекты в пакетах тонких слоев, в частности, после термической обработки и могут также привести к преждевременному износу катода и, следовательно, к изменению условий работы этого катода;

(ii) распыление большого количества материалов, снимаемых с подложки, вызовет появление некоторого слоя этих материалов во всей окружающей среде источника ионов. В случае стекла этот слой повторного осаждения является изолирующим и образует барьер между плазмой и электрически заземленными стенками, вызывая тем самым появление объемного заряда (в том числе на источнике), что может привести к электрической нестабильности, которая пагубна для стабильности процесса и для срока службы оборудования (высокая стоимость обслуживания); и

(iii) распыление на определенную толщину образующего подложку материала изменит химический состав верхней поверхности подложки. Известно, что разные компоненты подложки из флоат-стекла (Si, Na, Cа, О, Мg и т.д.) имеют разные коэффициенты распыления. Таким образом, было продемонстрировано, что бомбардировка стекла аргонным пучком высокой энергии (>1 кэВ) повышает поверхностную концентрацию кальция и, в частности, концентрацию оксида кальция, причем последний имеет намного меньшую скорость распыления, чем Si. Известно также, что любое обогащение щелочноземельными металлами также запрещено из-за влияния на оптическое качество слоев, в частности после закалки.

Чтобы решить эту проблему удаления молекул воды в пределах производственной линии, известно, что десорбция водяного пара с подложки (например, из стекла) может быть реализована с помощью операции нагрева подложки в вакууме. Эта операция является длительной (несколько минут в зависимости от температуры подложки) и трудной для осуществления под вакуумом (большие листы стекла, движение стекла, теплоперенос сведен к излучению).

Кроме того, известны «химические» способы очистки путем использования кислородных радикалов, генерируемых с помощью О₃ или радиочастотной плазмы, содержащей кислород. Эти способы являются эффективными против по меньшей мере частично органических загрязнений (за счет окисления) и не имеют вышеназванных недостатков, но они не позволяют удалить неорганические загрязнения и не могут применяться для обработки подложек, имеющих размер строительных стекол или подложек. В целом, эти способы очистки с помощью кислородных радикалов ограничиваются этапами стерилизационной очистки и обычно применяются в периодических процессах.

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить недостатки вышеназванных способов, предложив непрерывный способ очистки подложки, в частности стеклянной, с помощью линейного источника ионов (ионного источника), который предлагает такие условия плазмы, которые облегчают селективное удаление загрязнений, которые гарантируют очень ограниченное или вовсе нулевое распыления поверхности подложки, которые обеспечивают десорбцию адсорбированной воды или ПАВов и которые очень существенно ограничивают загрязнение подложки из-за эрозии катода источника ионов и/или из-за повторного осаждения распыленных материалов на оборудование.

Для этой цели способ непрерывной вакуумной очистки подложки согласно изобретению отличается тем, что:

- выбирают вещество (частицы) с низкой эффективностью распыления и химически активное по отношению к загрязнениям;

- с помощью по меньшей мере одного линейного источника ионов генерируют плазму из газовой смеси, содержащей преимущественно это вещество с низкой эффективностью распыления, в частности на основе кислорода; и

- подвергают по меньшей мере одну часть поверхности упомянутой подложки, необязательно связанную со слоем, воздействию упомянутой плазмы так, что упомянутое ионизированное вещество (ионизированные частицы) удаляет(ют), по меньшей мере частично за счет химической реакции, загрязнения, возможно адсорбированные или находящиеся на упомянутой части поверхности.

Благодаря этим мерам можно очистить часть поверхности подложки в установке осаждения (нанесения) тонких слоев, которая является установкой промышленного размера и работает под вакуумом.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения могут быть необязательно применены также одна или более из следующих мер:

- за процессом очистки следует, без прерывания вакуума, по меньшей мере одна фаза нанесения по меньшей мере одного тонкого слоя на упомянутую часть поверхности упомянутой подложки, причем эту фазу нанесения осуществляют с помощью процесса вакуумного осаждения;

- процесс осаждения заключается в процессе катодного распыления, в частности, усиленного магнитным полем;

- процесс вакуумного осаждения заключается в процессе на основе ХОПФ (химическое осаждение из паровой фазы, CVD);

- осуществляют приведение источника ионов и подложки в относительное перемещение;

- размещают линейный источник ионов по отношению к части поверхности подложки таким образом, что средняя эффективность распыления ионизированным веществом не позволяет протекать распылению упомянутой части поверхности;

- размещают линейный источник ионов внутри установки промышленного размера;

- линейный источник ионов генерирует коллимированный пучок ионов с энергией между 0,5 и 2,5 кэВ, предпочтительно - между 1 и 2 кэВ, в частности - примерно 1,5 кэВ;

- способ очистки осуществляют внутри по меньшей мере одной камеры, предназначенной для осаждения тонких слоев путем вакуумного распыления, в камере откачки, или вместо и на месте катода, или в промежуточной камере, расположенной между последними, или же внутри воздушного шлюза для введения подложек; и

- очищают две разные части поверхности подложки одновременно или последовательно с помощью, по меньшей мере, упомянутого линейного источника ионов.

Согласно другому аспекту изобретения, оно относится также к подложкам, в частности стеклянным подложкам, по меньшей мере часть поверхности которых была очищена описанным выше способом, причем эта часть поверхности покрыта пакетом (набором) слоев с различными функциональными возможностями (солнцезащитный, низкоизлучательный, экранирующий электромагнитное излучение, нагревательный, гидрофобный, гидрофильный, фотокаталитический), слоев, изменяющих уровень отражения видимого света (зеркальные и противоотражающие слои) или включающих в себя активную систему (электрохромный, электролюминесцентный, фотоэлектрический).

Другие признаки и преимущества изобретения станут понятны в ходе следующего описания, приведенного путем неограничивающего примера. Ниже приведен чертеж, который иллюстрирует эффективность абляции следов от присосок:

- на чертеже показан испытываемый образец, показывающий эффективность ионно-лучевой обработки следов от присосок.

Предпочтительный вариант осуществления способа, являющегося предметом изобретения, состоит во введении в линию промышленного размера для осаждения на подложку тонких слоев (пленок) методом катодного распыления, в частности распыления, усиленного магнитным полем, и в частности - реактивного распыления в присутствии кислорода и/или азота, по меньшей мере одного линейного источника ионов.

Осаждение тонких слоев может быть также осуществлено с помощью процесса на основе ХОПФ (химическое осаждение из паровой фазы, CVD) или ПСХОПФ (плазмостимулированное химическое осаждение из паровой фазы), который хорошо известен специалистам в данной области техники и пример осуществления которого проиллюстрирован в документе ЕР 0149408.

В контексте изобретения выражение "промышленный размер" применяется к производственной линии, размер которой пригоден, с одной стороны, для непрерывного функционирования, а с другой стороны - для работы с подложками, у которых один из характеристических размеров, например ширина в направлении, перпендикулярном направлению прохождения подложки, составляет по меньшей мере 1,5 м.

Монтаж линейного источника ионов может быть проведен либо вместо катода, либо в воздушном шлюзе, соединяющем две камеры осаждения, либо в начале линии, либо у входа конечного воздушного шлюза, или, в более общем, в некоторой камере, образующей часть линии осаждения, которая находится под глубоким вакуумом (например, с давлением по порядку величины 1×10^-5 мбар).

Можно ввести несколько источников в производственную линию, причем эти источники могут работать только на одной стороне подложки или на каждой стороне подложки (например, линия распыления в направлении вверх и вниз), причем одновременно или последовательно.

Применяют по меньшей мере один линейный источник ионов, принцип работы которого заключается в следующем:

Линейный источник ионов содержит, очень схематично, анод, катод, магнитное устройство и источник ввода газа. Примеры источников этого типа раскрыты, например, в документах RU 2030807, US 6002208 или WO 02/093987. Анод доводят до положительного потенциала посредством источника питания постоянного тока, причем разность потенциалов между анодом и катодом вызывает ионизацию введенного вблизи них газа.

Затем газоразрядная плазма подвергается воздействию магнитного поля (созданного постоянным или непостоянным магнитами), что позволяет ускорить и сфокусировать пучок ионов.

Таким образом, ионы коллимируются и ускоряются наружу от источника ионов, и их интенсивность зависит, в частности, от геометрии источника, расхода газа, его природы и напряжения, приложенного к аноду.

Ниже (в Таблице 1) приведены различные значения средней длины свободного пробега (в см) для разных давлений и типов газа.

Таблица 1

  Давление Газ 0,5 мТорр 1,0 мТорр 2,5 мТорр 5,0 мТорр H₂ 17,3 8,7 3,5 1,7 He 26,2 13,1 5,2 2,6 Ne 19,1 9,6 3,8 1,9 N₂ 8,9 4,5 1,8 0,9 O₂ 9,7 4,9 1,9 1,0 Ar 9,7 4,9 1,9 1,0 Kr 7,3 3,7 1,5 0,7 Xe 5,4 2,7 1,1 0,5 H₂O 10,2 5,1 2,0 1,0 CO 9,0 4,5 1,8 0,9 СO₂ 6,0 3,0 1,2 0,6 NH₃ 6,4 3,2 1,3 0,6

В этом случае, согласно способу, являющемуся предметом изобретения, линейный источник ионов действует в режиме коллимации, при этом смесь газов содержит преимущественно кислород и благородный газ с атомной массой менее 25, такой, например, как неон или гелий, в качестве малой составляющей.

В качестве неограничивающего примера, кислород вводят с расходом 150 ст.см³/мин (стандартных кубических сантиметров в минуту), при напряжении между электродами в 3 кВ и силе электрического тока 1,8 А, а следовательно, при потребляемой мощности 5400 Вт (эти цифры относятся к источнику длиной 1 м).

Преимущество, обеспечиваемое газовой смесью, содержащей кислород, состоит в том, что кислород представляет собой вещество с низкой эффективностью распыления по сравнению, например, с аргоном, который, напротив, является веществом с высокой эффективностью распыления.

В контексте изобретения частицы вещества считаются имеющими высокую эффективность распыления, когда, с учетом их массы, их высокого эффективного сечения столкновения и их энергии в результате ускорения, эти частицы имеют достаточную энергию для удаления материала с поверхности подложки в результате их столкновения с этой подложкой.

Такой источник размещают в камере и при вышеназванных условиях таким образом, что коллимированная плазма этих частиц с низкой эффективностью распыления достигает по меньшей мере части поверхности подложки, движущейся через камеру обработки.

Согласно другому выгодному признаку изобретения, состоящему в применении газовой смеси, подаваемой в данный источник и содержащей преимущественно кислород, состоит в образовании при ионизации газа частиц О⁺, а затем О^-, которые способны к очень сильному окислению загрязнений.

Таким образом, способ очистки согласно изобретению способствует процессу химической очистки, а не процессу очистки за счет механического действия (распыления), таким образом являясь разновидностью известных из предшествующего уровня способов с использованием линейных источников ионов, которые используют плазму на основе частиц с высокой эффективностью распыления (таких как аргон).

Таким образом, на части поверхности подложки, находящейся на одной из сторон подложки или на обеих сторонах одной и той же подложки (если доступны несколько источников ионов), можно:

- окислить по меньшей мере частично органические загрязнители;

- десорбировать летучие вещества (воду, ПАВы, углеводороды); и

- распылить остатки с низкой энергией сублимации и оставить поверхность подложки неповрежденной.

Обработанная таким способом подложка представляет собой лист из стекла, возможно - выпуклый (изогнутый), и имеет «промышленные» размеры. В контексте изобретения «промышленные» размеры означают характеристические размеры стеклянного листа, обычно называемого PLF (полноформатное флоат-стекло, от франц. «Pleine Largeur Float») или DLF (полуформатное флоат-стекло, от франц. «Demi Largeur Float»), т.е. более 3 м в ширину и более 2 м в ширину соответственно.

Так как подложка, в частности - из стекла, почти или совсем не распыляется, т.е. распыление SiO₂ отсутствует, то, следовательно, загрязнения окружающей среды этими частицами происходить не может. Отсутствует также обогащение щелочноземельными металлами, состав подложки на поверхности не изменяется, а наоборот, этот способ очистки обеспечивает химическую активацию части поверхности подложки (делая ее гидрофильной).

Кроме того, энергия частиц с низкой эффективностью распыления недостаточна для того, чтобы эродировать катод источника ионов и, в частности, его образующие каркас детали из железа, причем окислительное действие частиц О^- на молекулы железа приводит к образованию оксидов железа, которые, как известно, также трудно распыляются. Следовательно, загрязнение материала катода является очень ограниченным, что имеет два достоинства: это предотвращает появление дефектов в слоях, осажденных на загрязненную подложку, и уменьшает частоту замены этого катода.

Одним примером обработки органических загрязнений является удаление с помощью источника ионов части слоя стеариновой кислоты, нанесенной на стеклянный образец, в ходе стандартизованного испытания, применяемого к самоочищающимся (фотокаталитический эффект) элементам остекления.

Этот слой проанализировали методом инфракрасной спектроскопии (интегрирование сигналов от кислотной группы между 2800 и 2980 см^-1) до и после воздействия пучка ионов. Одновременно в камеру вводили контрольный образец с тем, чтобы количественно определить явление испарения во время обработки.

Показаны результаты, полученные при тех же самых условиях по мощности с двумя разными газами, вводимыми в источник ионов: с одной стороны, аргон - газ с высокой эффективностью распыления, а с другой стороны, кислород - газ с низкой эффективностью распыления.

Характеристики плазмы из источника и геометрия системы были для обоих случаев сходными: давление примерно 2 мТорр; напряжение на клеммах источника 3 кВ; ток примерно 0,25 А (см. Таблицу 2).

Таблица 2

  Интенсивность Интенсивность Испарившаяся Стеариновая сигнала до сигнала после стеариновая кислота, обработки обработки кислота удаленная       источником       ионов Образец 1         (кислород; 1,964 0,21606 0,5711 1,17684 1 проход;         1,2 м·мин^-1)         Образец 2         (контрольный         образец, проход под 1,9794 1,4083 0,5711   вакуумом; 1 проход;         1,2 м·мин^-1)         Образец 3 (аргон;         1 проход; 1,9231 0,2182 0,656 1,0489 1,2 м·мин^-1)         Образец 4         (контрольный         образец, проход под 1,9268 1,2708 0,656   вакуумом; 1 проход;         1,2 м·мин^-1)        

Таким образом, видно, что обработка кислородом позволяет достичь более высокой эффективности, чем обработка аргоном, по удалению органических загрязнений, таких как смоделированные жирной кислотой, несмотря на более низкую эффективность распыления у первого газа.

Удаление различных других загрязнений может быть осуществлено благодаря применению коллимированного пучка ионов кислорода, в частности удаление следов клейкой ленты, следов остаточной воды из-за плохой сушки после моечной машины, следов от присосок, следов от пальцев (см. чертеж).

Последний тип следов является следствием манипуляций листами стекла промышленного размера с использованием захватывающих присосок, которые могут оставить остатки эластомера или другие отметки на поверхности стекла.

Очищенные таким образом подложки без прерывания вакуума (то есть, подложки остаются внутри установки вакуумного осаждения) могут продолжать свой путь через камеру, подходящую для осаждения тонких слоев известными способами согласно разным технологиям: ПСХОПФ, ХОПФ (химическое осаждение из паровой фазы), магнетронное распыление или же ионное осаждение, ионно-лучевое распыление и двойное ионно-лучевое распыление.

Подложки, предпочтительно - прозрачные, плоские или выпуклые, из стекла или пластмассового материала (полиметилметакрилата (ПММА), поликарбоната (ПК) и т.д.), могут быть покрыты в установке вакуумного осаждения (напыления), такой как указанная выше, по меньшей мере одним пакетом тонких слоев, придающим упомянутой подложке различные функциональные возможности.

Покрытые таким образом подложки образуют элементы остекления, предназначенные для соответствующего применения в автомобильной промышленности, в частности люка автомобиля, бокового стекла, переднего стекла, заднего стекла, или одинарного или двойного остекления, предназначенного для зданий, в частности для внутреннего и наружного остекления зданий, витрин или прилавков магазинов, которые могут быть выпуклыми (искривленными), остекления для защиты объектов типа живописи, противоослепляющего (неослепляющего) экрана компьютера или стеклянной мебели.

Таким образом, согласно первому варианту реализации, подложка имеет покрытие типа «улучшенной теплоизоляции» или с низкой излучательной способностью (низкоизлучательное). Это покрытие состоит из по меньшей мере одной последовательности по меньшей мере пяти последовательных слоев, а именно: первый слой на основе оксида металла или полупроводника, выбранного, в частности, из оксида олова или оксида титана, оксида цинка (толщиной от 10 до 30 нм); слой оксида металла или полупроводника, в частности на основе оксида цинка или оксида титана, осажденный на первый слой (толщиной от 5 до 15 нм); слой серебра (толщиной от 5 до 10 нм); металлический слой, выбранный, в частности, из нихрома, титана, ниобия и циркония, причем упомянутый металлический слой необязательно азотирован (толщиной менее 5 нм), осажденный на слой серебра; и по меньшей мере один верхний слой (толщиной от 5 до 40 нм), содержащий оксид металла или полупроводник, выбранный, в частности, из оксида олова, оксида титана, оксида цинка, осажденный на этот металлический слой, причем этот верхний слой (необязательно состоящий из нескольких слоев) необязательно является защитным слоем, называемым «внешним покрытием» (от англ. «overcoat»).

Ниже дан пример подложки, покрытой следующим низкоизлучательным пакетом:

подложка/SnO₂/ZnО/Ag/NiCr/SnO₂.

Таким образом, согласно второму варианту реализации, подложка имеет покрытие типа «улучшенной теплоизоляции» или низкоизлучательное, или солнцезащитного типа, способное подвергаться термическим обработкам (типа закалки), или же покрытия, разработанные для специальных применений в автомобиле (также способные подвергаться термическим обработкам).

Это покрытие состоит из пакета тонких слоев, содержащего чередование n функциональных слоев А со свойствами отражения по инфракрасному и/или солнечному излучению, в частности на основе серебра (толщиной от 5 до 15 нм), и (n+1) покрытий В, где n≥1, причем упомянутые покрытия В содержат слой или суперпозицию слоев из диэлектрического материала (диэлектрика) на основе, в частности нитрида кремния (толщиной от 5 до 80 нм) или смеси кремния и алюминия, или оксинитрида кремния, или оксида цинка (толщиной от 5 до 20 нм), так что каждый функциональный слой А находится между двумя покрытиями В, причем пакет включает в себя также поглощающие в видимой области слои С, в частности на основе титана, нихрома или циркония, необязательно азотированные и находящиеся над и/или под функциональным слоем.

Ниже даны примеры подложек, покрытых пакетом следующего типа:

подложка/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄;

пoдлoжкa/Si₃N₄/ZnO/Ti/Ag/ZnO/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄.

Таким образом, согласно третьему варианту реализации, подложка имеет покрытие солнцезащитного типа.

Подложка снабжена пакетом тонких слоев, содержащим чередование одного или более (n) функциональных слоев со свойствами отражения по инфракрасному и/или солнечному излучению, в частности, по существу металлической природы, и (n+1) «покрытий», где n≥1, причем упомянутый пакет состоит, с одной стороны, из одного или более слоев, включая по меньшей мере один из диэлектрического материала, в частности на основе оксида олова (толщиной от 20 до 80 нм) или нихрома (толщиной от 5 до 30 нм), а с другой стороны, из по меньшей мере одного функционального слоя (толщиной от 5 до 30 нм) из серебра или из содержащего серебро металлического сплава, причем этот (каждый) функциональный слой находится между двумя слоями диэлектрика.

Ниже даны примеры подложек, покрытых пакетом следующего типа:

подложка /SnO₂/Ag/NiCr/SnO₂;

подложка/SnO₂/Ag/NiCr/SnO₂/Ag/NiCr/SnO₂.

Таким образом, согласно четвертому варианту реализации, подложка имеет покрытие солнцезащитного типа, способное подвергаться термической обработке (например, типа закалки).

Речь идет о пакете, содержащем по меньшей мере одну последовательность из по меньшей мере пяти последовательных слоев, а именно: первый слой, в частности, на основе нитрида кремния (толщиной от 20 до 60 нм); слой металла, в частности, на основе нихрома или титана (толщиной менее 10 нм), осажденный на первый слой; функциональный слой со свойствами отражения по инфракрасному и/или солнечному излучению, в частности, на основе серебра (толщиной менее 10 нм); металлический слой, выбранный, в частности, среди титана, ниобия, циркония, нихрома (толщиной менее 10 нм), осажденный на слой серебра; и верхний слой на основе нитрида кремния (толщиной от 2 до 60 нм), осажденный на этот металлический слой.

Ниже дан пример подложки, покрытой пакетом следующего типа:

пoдлoжкa/Si₃N₄/NiCr/Ag/Ti/Si₃N₄.

Таким образом, согласно пятому варианту реализации, подложка имеет покрытие солнцезащитного типа, отличное от покрытия, описанного в третьем варианте реализации.

Как вариант, можно также использовать способ очистки, являющийся предметом изобретения, для удаления остаточной воды, которая будет подвержена адсорбированию на этих слоях. В этом случае линейный источник ионов, служащий для очистки пакета слоев, размещают не впереди линии, а между двумя положениями катода в линии магнетрона. В этом случае воздействию линейного источника ионов подвергают часть поверхности упомянутой подложки, связанную с по меньшей мере одним слоем.

Таким образом, источник ионов может использоваться, в случае примера следующего многослойного пакета, после осаждения Si₃N₄ или ZnO:

подложка/Si₃N₄/ZnO/Ti/Ag/ZnO/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄;

или, например, в случае следующего многослойного пакета, после осаждения SnO₂ или ZnO:

подложка/SnO₂/ZnО/Ag/NiCr/SnO₂.

Речь идет о пакете слоев, воздействующем на солнечное излучение, содержащем по меньшей мере один функциональный слой (толщиной от 10 до 50 нм) на основе частично или полностью азотированного металла, причем упомянутый металл принадлежит к группе ниобия, тантала и циркония, причем упомянутый функциональный слой покрыт по меньшей мере одним покровным слоем (толщиной от 10 до 50 нм) на основе нитрида или оксинитрида алюминия, нитрида или оксинитрида кремния или смеси по меньшей мере двух из этих соединений, причем упомянутый пакет включает в себя также между упомянутой подложкой и упомянутым функциональным слоем по меньшей мере один подслой (толщиной от 5 до 20 нм) из прозрачного диэлектрического материала, в частности, выбранного среди нитрида кремния и/или алюминия, оксинитрида кремния и/или алюминия и оксида кремния.

Ниже даны примеры подложек, покрытых многослойным пакетом следующего типа:

подложка/Si₃N₄/Nb/Si₃N₄;

пoдлoжкa/Si₃N₄/NbN/Si₃N₄.

Таким образом, согласно шестому варианту реализации, подложка имеет покрытие с противоотражающей функцией.

Речь идет о подложке, содержащей на по меньшей мере одной из своих сторон противоотражающее покрытие, выполненное в виде пакета тонких слоев из диэлектрических материалов с попеременно высоким и низким показателями преломления, причем первый слой с высоким показателем и/или третий слой с высоким показателем являются слоями на основе оксида(ов) металла(ов), выбранного(ых) среди оксида цинка, оксида олова, оксида титана, оксида циркония, необязательно легированными для улучшения их оптических свойств, механической прочности и/или химической стойкости, или на основе нитрида(ов), выбранного(ых) среди нитрида кремния и/или нитрида алюминия, или на основе смешанных оксидов олова/цинка/сурьмы, или на основе смешанных оксидов кремния/титана, титана/цинка, или на основе смешанных нитридов, выбранных среди нитрида кремния и нитрида циркония, причем все эти слои необязательно легированы для улучшения их оптических свойств, механической прочности и/или химической стойкости, а второй слой с низким показателем и/или четвертый слой с низким показателем являются слоями на основе оксида кремния, оксинитрида и/или оксикарбида кремния или смешанного оксида кремния и алюминия, причем первый и второй слои имеют толщины от 5 до 50 нм, а третий и четвертый слои имеют толщины от 10 до 150 нм.

Ниже даны примеры подложек, покрытых многослойным пакетом следующего типа:

подложка /Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄/SiO₂;

подложка /Sn₂Zn₈SbO₁₂/SiO₂/Sn₂Zn₈SbO₁₂/SiO₂.

Таким образом, согласно седьмому варианту реализации, подложка имеет покрытие с электрохромной функцией.

Этот активный многослойный пакет осаждают между верхним проводящим слоем на основе ITO (оксида индия и олова) толщиной от 100 до 300 нм и нижним проводящим слоем.

Активный многослойный пакет составляют, например, следующим образом:

- слой анодного электрохромного материала из гидратированного оксида иридия толщиной от 40 до 100 нм (он может быть заменен слоем гидратированного оксида никеля толщиной от 40 до 300 нм), легированного или нелегированного другими металлами;

- слой оксида вольфрама толщиной 100 нм;

- слой гидратированного оксида тантала или гидратированного оксида кремния или гидратированного оксида циркония толщиной 100 нм;

- слой катодного электрохромного материала на основе гидратированного оксида вольфрама толщиной 370 нм.

Согласно другим вариантам реализации, подложка содержит на по меньшей мере одной из своих сторон электрохимическое устройство, в частности электрически управляемую систему типа остекления и с регулируемыми оптическими и/или энергетическими свойствами, в фотоэлектрическом устройстве или внутри электролюминесцентного устройства.

Далее, некоторые из этих подложек способны подвергаться термической обработке (для придания выпуклости, закалкой, отжигом) и предназначены для применения в автомобильной промышленности, в частности, в качестве люка автомобиля, бокового стекла, переднего стекла, заднего стекла, зеркала заднего вида, или одинарного или двойного остекления зданий, в частности внутреннего или наружного остекления зданий, витрин, прилавков магазинов, которые могут быть выпуклыми, остекления для защиты объектов типа живописи, противоослепляющего экрана компьютера, стеклянной мебели, или, в целом, в качестве любых стеклянных, в частности - прозрачных, подложек.

Изобретение относится к способу очистки подложки и к нанесению на нее покрытий. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективности очистки подложки. Способ получения покрытия на стеклянной подложке включает в себя процесс непрерывной вакуумной очистки подложки, включающий следующие операции: выбирают вещество с низкой эффективностью распыления и химически активное по отношению к загрязнениям; с помощью, по меньшей мере, одного линейного источника ионов, генерирующего коллимированный пучок ионов, генерируют плазму из газовой смеси, содержащей преимущественно это вещество с низкой эффективностью распыления, в частности, на основе кислорода; подвергают, по меньшей мере, одну часть поверхности упомянутой подложки, необязательно связанную со слоем, воздействию упомянутой плазмы так, что упомянутое ионизированное вещество удаляет, по меньшей мере, частично за счет химической реакции, загрязнения, возможно адсорбированные или находящиеся на упомянутой части поверхности. После вакуумной очистки подложки следует, без прерывания вакуума, по меньшей мере, одна фаза вакуумного осаждения, по меньшей мере, одного тонкого слоя на, по меньшей мере, одну часть поверхности упомянутой подложки. 8 н. и 24 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Способ получения покрытия на стеклянной подложке, включающий в себя процесс непрерывной вакуумной очистки подложки, за которым следует, без прерывания вакуума, по меньшей мере одна фаза вакуумного осаждения по меньшей мере одного тонкого слоя на по меньшей мере одну часть поверхности упомянутой подложки, причем процесс непрерывной вакуумной очистки осуществляют следующим образом:
выбирают вещество с низкой эффективностью распыления и химически активное по отношению к загрязнениям;
с помощью по меньшей мере одного линейного источника ионов, генерирующего коллимированный пучок ионов, генерируют плазму из газовой смеси, содержащей преимущественно это вещество с низкой эффективностью распыления, в частности, на основе кислорода;
подвергают по меньшей мере одну часть поверхности упомянутой подложки, необязательно связанную со слоем, воздействию упомянутой плазмы так, что упомянутое ионизированное вещество удаляет, по меньшей мере частично за счет химической реакции, загрязнения, возможно адсорбированные или находящиеся на упомянутой части поверхности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осаждения состоит из процесса катодного распыления, в частности, усиленного магнитным полем.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс вакуумного осаждения состоит из процесса на основе ХОПФ.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют приведение источника ионов и подложки в относительное перемещение.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют приведение источника ионов и подложки в относительное перемещение.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что осуществляют приведение источника ионов и подложки в относительное перемещение.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что линейный источник ионов размещают по отношению к упомянутой части поверхности подложки таким образом, что средняя эффективность распыления ионизированного вещества не позволяет протекать распылению упомянутой части поверхности.

8. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что линейный источник ионов размещают внутри установки промышленного размера.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что линейный источник ионов размещают внутри установки промышленного размера.

10. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что коллимированный пучок ионов, сгенерированный линейным источником ионов, обладает энергией между 0,5 и 2,5 кэВ, предпочтительно между 1 и 2 кэВ, в частности примерно 1,5 кэВ.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что коллимированный пучок ионов, сгенерированный линейным источником ионов, обладает энергией между 0,5 и 2,5 кэВ, предпочтительно между 1 и 2 кэВ, в частности примерно 1,5 кэВ.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что коллимированный пучок ионов, сгенерированный линейным источником ионов, обладает энергией между 0,5 и 2,5 кэВ, предпочтительно между 1 и 2 кэВ, в частности примерно 1,5 кэВ.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что коллимированный пучок ионов, сгенерированный линейным источником ионов, обладает энергией между 0,5 и 2,5 кэВ, предпочтительно между 1 и 2 кэВ, в частности примерно 1,5 кэВ.

14. Способ по любому из пп.1 и 2, 4-6, отличающийся тем, что его осуществляют внутри по меньшей мере одной камеры, предназначенной для осаждения тонких слоев путем вакуумного распыления, в камере откачки, или вместо и на месте катода, или в промежуточной камере, расположенной между последними, или же внутри воздушного шлюза для введения подложек.

15. Способ по п.7, отличающийся тем, что его осуществляют внутри по меньшей мере одной камеры, предназначенной для осаждения тонких слоев путем вакуумного распыления, в камере откачки, или вместо и на месте катода, или в промежуточной камере, расположенной между последними, или же внутри воздушного шлюза для введения подложек.

16. Способ по п.8, отличающийся тем, что его осуществляют внутри по меньшей мере одной камеры, предназначенной для осаждения тонких слоев путем вакуумного распыления, в камере откачки, или вместо и на месте катода, или в промежуточной камере, расположенной между последними, или же внутри воздушного шлюза для введения подложек.

17. Способ по п.10, отличающийся тем, что его осуществляют внутри по меньшей мере одной камеры, предназначенной для осаждения тонких слоев путем вакуумного распыления, в камере откачки, или вместо и на месте катода, или в промежуточной камере, расположенной между последними, или же внутри воздушного шлюза для введения подложек.

18. Способ по любому из пп.9 и 11-13, отличающийся тем, что его осуществляют внутри по меньшей мере одной камеры, предназначенной для осаждения тонких слоев путем вакуумного распыления, в камере откачки, или вместо и на месте катода, или в промежуточной камере, расположенной между последними, или же внутри воздушного шлюза для введения подложек.

19. Способ по любому из пп.1-6, 9, 11-13, 15-17, отличающийся тем, что одновременно или последовательно очищают две разные части поверхности подложки с помощью по меньшей мере упомянутого линейного источника ионов.

20. Способ по п.7, отличающийся тем, что одновременно или последовательно очищают две разные части поверхности подложки с помощью по меньшей мере упомянутого линейного источника ионов.

21. Способ по п.8, отличающийся тем, что одновременно или последовательно очищают две разные части поверхности подложки с помощью по меньшей мере упомянутого линейного источника ионов.

22. Способ по п.10, отличающийся тем, что одновременно или последовательно очищают две разные части поверхности подложки с помощью по меньшей мере упомянутого линейного источника ионов.

23. Способ по п.14, отличающийся тем, что одновременно или последовательно очищают две разные части поверхности подложки с помощью по меньшей мере упомянутого линейного источника ионов.

24. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, отличающаяся тем, что эта подложка снабжена многослойным покрытием с высоким отражением по тепловому излучению, которое состоит из по меньшей мере одной последовательности по меньшей мере пяти последовательных слоев, а именно:
первый слой на основе оксида металла или полупроводника, выбранного, в частности, из оксида олова, оксида титана, оксида цинка;
слой оксида металла или полупроводника, в частности, на основе оксида цинка, осажденный на первый слой;
слой серебра;
металлический слой, выбранный, в частности, среди нихрома, титана, ниобия, циркония, осажденный на слой серебра; и
верхний слой, содержащий оксид металла или полупроводник, выбранный, в частности, среди оксида олова, оксида цинка или оксида титана, осажденный на этот металлический слой.

25. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, отличающаяся тем, что подложка снабжена пакетом тонких слоев, включающим в себя чередование n функциональных слоев А со свойствами отражения по инфракрасному и/или солнечному излучению на основе, в частности, серебра, и (n+1) покрытий В, где n≥1, причем упомянутые покрытия В содержат слой или суперпозицию слоев из диэлектрического материала на основе, в частности, нитрида кремния или смеси кремния и алюминия, или оксинитрида кремния, или оксида цинка, так что каждый функциональный слой А находится между двумя покрытиями В, причем пакет включает в себя также поглощающие в видимой области слои С, в частности, на основе титана, нихрома, циркония, необязательно азотированные, находящиеся над и/или под функциональным слоем.

26. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, отличающаяся тем, что подложка снабжена пакетом тонких слоев, включающим в себя чередование одного или более n функциональных слоев со свойствами отражения по инфракрасному и/или по солнечному излучению, в частности, по существу металлической природы, и (n+1) покрытий, где n≥1, причем упомянутый пакет состоит, с одной стороны, из одного или более слоев, включая по меньшей мере один из диэлектрического материала, в частности, на основе оксида олова или хрома-никеля, и, с другой стороны, из по меньшей мере одного функционального слоя из серебра или содержащего серебро металлического сплава, причем этот (каждый) функциональный слой находится между двумя слоями диэлектрика.

27. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, отличающаяся тем, что она содержит пакет тонких слоев, содержащий по меньшей мере одну последовательность из по меньшей мере пяти последовательных слоев, а именно:
первый слой, в частности, на основе нитрида кремния;
слой диэлектрического материала, в частности, на основе нихрома или титана, осажденный на первый слой;
функциональный слой со свойствами отражения по инфракрасному и/или солнечному излучению, в частности, на основе серебра;
металлический слой, выбранный, в частности, среди нихрома, титана, ниобия, циркония, на слое серебра; и
верхний слой на основе нитрида кремния, осажденный на этот металлический слой.

28. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, снабженная пакетом тонких слоев, воздействующим на солнечное излучение, отличающаяся тем, что упомянутый пакет содержит по меньшей мере один функциональный слой на основе частично или полностью азотированного металла, причем упомянутый металл принадлежит к группе ниобия, тантала, циркония, упомянутый функциональный слой покрыт по меньшей мере одним покровным слоем на основе нитрида или оксинитрида алюминия, нитрида или оксинитрида кремния, или смеси по меньшей мере двух из этих соединений, упомянутый пакет также включает в себя между упомянутой подложкой и упомянутым функциональным слоем по меньшей мере один подслой из прозрачного диэлектрического материала, в частности, выбранного среди нитрида кремния и/или алюминия, оксинитрида кремния и/или алюминия и оксида кремния.

29. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, содержащая на по меньшей мере одной из своих сторон противоотражающее покрытие, выполненное в виде пакета тонких слоев из диэлектрических материалов с попеременно высоким и низким показателями преломления, отличающаяся тем, что первый слой с высоким показателем и/или третий слой с высоким показателем являются слоями на основе оксида(ов) металла(ов), выбранного(ых) среди оксида цинка, оксида олова, оксида циркония, или на основе нитрида (ов), выбранного(ых) среди нитрида кремния и/или нитрида алюминия, или на основе смешанных оксидов олова/цинка/сурьмы, или на основе смешанного оксида кремния/титана, титана/цинка, или на основе смешанного нитрида, выбранного среди нитрида кремния и нитрида циркония, а второй слой с низким показателем и/или четвертый слой с низким показателем являются слоями на основе оксида кремния, оксинитрида и/или оксикарбида кремния или смешанного оксида кремния и алюминия.

30. Стеклянная подложка, полученная путем осуществления способа по любому из пп.1-23, отличающаяся тем, что она содержит на по меньшей мере одной из своих сторон электрохимическое устройство, в частности электрически управляемую систему типа остекления, и с регулируемыми оптическими и/или энергетическими свойствами, в фотоэлектрическом устройстве или внутри электролюминесцентного устройства.

31. Подложка по любому из пп.24-30, отличающаяся тем, что она представляет собой подложку, предназначенную для автомобильной промышленности, в частности люка автомобиля, бокового стекла, переднего стекла, заднего стекла, зеркала заднего вида, или одинарного или двойного остекления, предназначенного для зданий, в частности внутреннего или наружного остекления зданий, витрин, прилавков магазинов, которые могут быть выпуклыми, остекления для защиты объектов типа живописи, противоослепляющего экрана компьютера, стеклянной мебели.

32. Подложка по п.31, отличающаяся тем, что она является выпуклой.
Приоритет по пунктам:

28.01.2004 по пп.1-32.