НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ С АЛМАЗОПОДОБНЫМ УГЛЕРОДОМ МАГНЕТРОННЫМ МЕТОДОМ PECVD Российский патент 2021 года по МПК C23C14/22 C23C14/06 C23C14/12 C23C14/16 C23C14/35 C23C16/513 

Изобретение относится к способу получения слоев из алмазоподобного углерода (DLC) комбинированным методом стимулируемого плазмой химического осаждения из газовой фазы (PECVD)/магнетронного распыления (магнетронным методом PECVD).

Для многих вариантов применения желательно придавать поверхности подложки улучшенную стойкость к царапанию. Например, флоат-стекло изначально не имеет высокой стойкости к царапанию, но нанесение подходящей тонкой пленки может заметно повысить стойкость поверхности стекла к царапанию.

Для этого особенно хорошо пригодны тонкие слои из алмазоподобного углерода (DLC; DLC от английского «diamond-like carbon» - «алмазоподобный углерод»), и их стойкость к царапанию является хорошо известной. Промышленные способы нанесения слоев DLC на стеклопанели известны из патентной литературы.

Например, CN 105441871 A описывает получение сверхтвердых слоев DLC методами физического осаждения из паровой фазы (PVD) и магнетронного распыления импульсами высокой мощности (HIPIMS). В CN 104962914 A описывается промышленное устройство для осаждения из паровой фазы для нанесения слоев DLC. Другое устройство для получения слоев DLC описано в CN 203834012 U. JP 2011068940 A относится к способу получения износостойких слоев DLC.

WO 2004/071981 A2 относится к ионно-лучевой технологии осаждения слоев DLC на стекло. Эта технология дает слои хорошего качества, но является весьма требовательной в отношении стабильности процесса. Прежде всего, стабильность работы может нарушаться отложением материала (материала DLC) на источнике ионов, и, например, вследствие проблем с электрической изоляцией, образованием электрической дуги, отложениями и т.д., приводит к нарушениям процесса.

Другие обычные способы осаждения DLC, такие как химическое осаждение из газовой фазы (CVD), непригодны для покрытий большой площади на стекле, так как требуются высокие температуры осаждения, и по технологическим причинам с трудом могут быть масштабированы для больших площадей. Нагревание крупных стеклопанелей является очень дорогостоящим в плане расхода энергии и связано с риском возможного разрушения стекла.

Дополнительные способы осаждения слоев DLC раскрыты в DE 34 42 208 A1, DE 10 2010 052971 A1, DE 197 40 793 A1 и US 5 268 217 A.

В основу изобретения положена задача преодоления вышеописанных недостатков в уровне техники. В частности, задача состоит в создании способа нанесения на подложки слоев DLC, который пригоден для покрывания подложек с большой площадью, таких как, например, стеклопанели, и дает слои DLC с механическими свойствами, в особенности относительно стойкости к царапанию, и оптическими свойствами, которые сравнимы с теми, которые достигаются традиционными ионно-лучевыми методами или методом CVD, но избегая связанных с этими традиционными методами проблем. В частности, способ должен улучшить стабильность процесса и не требовать нагревания подложки. Кроме того, способ должен быть реализуемым на существующих обычных устройствах осаждения.

Согласно изобретению эта задача решается посредством способа покрывания согласно пункту 1 формулы изобретения. Согласно дополнительному пункту формулы изобретения изобретение относится также к покрытой подложке, которая может быть получена способом покрывания по изобретению. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Тем самым изобретение относится к способу покрывания подложки слоем алмазоподобного углерода (DLC) методом PECVD с созданием плазмы посредством магнетронной мишени (магнетронного PECVD) в вакуумной камере, в которой размещены снабженный мишенью магнетрон и подложка, причем способ включает введение по меньшей мере одного газа-реагента в создаваемую магнетронной мишенью плазму в вакуумной камере, в результате чего образуются фрагменты реактивного газа, которые осаждаются на подложке с образованием слоя DLC.

Неожиданно было обнаружено, что с использованием метода магнетронного PECVD по изобретению получились DLC-покрытия с превосходным качеством в отношении стойкости к царапанию, которые имеют механические свойства, сравнимые с тонкими слоями DLC, которые образованы в ионно-лучевыми методами или CVD. Материал магнетронной мишени в незначительной степени встраивается в образуемые тонкие слои DLC и поэтому не изменяет свойства слоя, в частности, в отношении оптических свойств, причем, если желательно, также при необходимости возможно легирование слоя DLC материалом мишени.

Кроме того, метод магнетронного PECVD не требует нагревания подложки и поэтому пригоден для осаждения по большой площади на стекла или другие чувствительные к температуре подложки. Способ по изобретению может быть реализован на обычных устройствах осаждения.

В последующем описании изобретение разъясняется с помощью сопроводительных фигур. На них показано:

Фиг. 1 – схематическое изображение конструкции устройства для осуществления метода магнетронного PECVD по изобретению;

Фиг. 2 – схематическое изображение планарного магнетрона;

Фиг. 3 – кривая петли гистерезиса PECVD-магнетрона для напряжения на мишени и давления в зависимости от расхода реагентов;

Фиг. 4 – кривая петли гистерезиса PECVD-магнетрона для напряжения на мишени и давления в зависимости от расхода реагентов.

Способ по изобретению покрывания подложки слоем алмазоподобного углерода (DLC) представляет собой метод PECVD, в котором плазму создают с помощью магнетрона или магнетронной мишени. Такие методы в принципе известны и, например, называются методом стимулированного магнетроном PECVD, методом магнетронного PECVD или магнетронным методом PECVD.

Стимулируемое плазмой химическое осаждение из газовой фазы является известным способом газофазного осаждения, и в качестве сокращенного наименования здесь применяется плазмохимическое газофазное осаждение (PECVD). PECVD представляет собой особую разновидность химического осаждения из газовой фазы (CVD), при которой химическое осаждение поддерживается плазмой.

В методе CVD, таком как PECVD, твердофазный компонент осаждают на подложку из газовой фазы в результате химических реакций. При этом молекулы газа-реагента под действием тепла или подвода энергии разлагаются или диссоциируют с образованием фрагментов. Под такими фрагментами речь может идти об активных частицах, таких как возбужденные атомы, радикалы или ионы, которые осаждаются на подложку с образованием слоя твердого вещества, здесь – слоя DLC. В отличие от метода CVD, в методе физического газофазного осаждения (PVD) на подложке осаждаются пары материала.

В отличие от обычного метода CVD, в котором подвод энергии для реакции или диссоциации реагентов происходит термически, в методе PECVD необходимая для реакции энергия обеспечивается плазмой, что также делает возможным осаждение при более низких температурах. Это имеет то преимущество, что покрытия могут быть нанесены даже на нетермостойкие подложки.

Согласно изобретению, плазма для метода PECVD создается магнетроном или магнетронной мишенью. Магнетроны включают в себя электроды и систему магнитов. Катод, типично – в виде катодной трубки или планарного тела, обычно называется также мишенью или, соответственно, магнетронной мишенью, причем, как правило, на катоде закрепляется дополнительный материал, который служит в качестве мишени или магнетронной мишени. Система магнитов находится, относительно положения подложки, позади мишени.

В качестве магнетрона для создания плазмы могут быть использованы все обычные и известные варианты выполнения магнетронов. Мишень может быть, например, планарной мишенью или вращающейся мишенью, причем предпочтительна вращающаяся мишень. Магнетроны с такими мишенями могут быть приобретены на рынке. Магнетроны с планарными мишенями могут включать в себя систему магнитов, которые закреплены в неподвижном положении позади мишени. В магнетроне с вращающейся мишенью мишень, которая обычно является трубчатой, окружает систему магнитов, причем мишень смонтирована с возможностью вращения и приведения во вращение, причем система магнитов, как правило, является неподвижной, то есть совместно не вращается.

Магнетронный источник плазмы создается магнетронной мишенью. В одном предпочтительном варианте осуществления магнетронная мишень представляет собой мишень из кремния, углерода или металла, причем металл предпочтительно выбран из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена или вольфрама.

Особенно предпочтительна мишень из кремния или титана. Кремниевая мишень может быть легирована алюминием, и/или бором, и/или цирконием, и/или гафнием, и/или титаном. Это может быть выгодным для того, чтобы улучшить проводимость мишени или стабильность процесса осаждения.

В способе по изобретению снабженный мишенью магнетрон и покрываемая подложка размещены в вакуумной камере. При работе к мишени подводится мощность, чтобы магнетроном или магнетронной мишенью в вакуумной камере создавалась плазма. Мишень и подложка позиционируются так, что плазма образуется между мишенью и подложкой.

В вакуумной камере могут быть размещены один или более снабженных мишенью магнетронов. Подложка и/или магнетрон могут быть размещены смещаемыми, чтобы обеспечить возможность различных вариантов позиционирования, как это является обычным в подобных устройствах. Обычные вакуумные установки нанесения покрытий, например, имеющиеся в продаже на рынке аппараты вакуумного напыления, могут быть применены для способа по изобретению.

В качестве реагентов, которые вводятся в виде газа-реагента в вакуумную камеру или, соответственно, в плазму, пригодны, например, жидкости и газы; но также представимы твердые вещества, когда они могут быть переведены в газовую фазу. Жидкости перед введением в вакуумную камеру могут быть переведены в газовую фазу нагреванием и/или с помощью газа-носителя, например, аргона.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления пригодны реагенты, которые содержат элементы углерод и водород, или элементы кремний, углерод и водород, или состоят из них. По меньшей мере один реагент предпочтительно выбран из углеводородов, кремнийорганических соединений или их смесей. Кремнийорганические соединения предпочтительно представляют собой соединения кремния, которые содержат углеводородные остатки, такие как, например, алкильные группы. При применении кремнийорганических соединений образовавшийся слой DLC может быть легирован кремнием.

В одном предпочтительном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один реагент выбран из тетраметилсилана (ТМС), C₁-C₁₀-алканов, C₂-C₁₀-алкинов, бензола или их смесей. Примерами C₂-C₁₀-алкинов являются этин, пропин, бутин, пентин, гексин, гептин, октин, нонин, децин и их изомеры. Примерами C₁-C₁₀-алканов являются метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан и их изомеры. Упомянутый по меньшей мере один реагент особенно предпочтительно выбран из тетраметилсилана (ТМС), метана (CH₄), этина (C₂H₂) или их сочетаний.

Могут также использоваться реагенты, которые содержат отличные от Si, С и Н элементы, такие как, например, азот, сера, фтор или хлор. Такие реагенты могут быть благоприятными, чтобы модифицировать свойства смачивания или механические свойства слоев DLC. Это может получаться легированием слоев DLC отличными от углерода и водорода элементами, которые содержатся в таких реагентах.

Другие элементы, нежели углерод и водород, здесь также называются примесными атомами. Полученные способом по изобретению слои DLC могут быть легированы одним или более такими примесными атомами. Выражением «примесные атомы» не подразумевается суждение о характере связей этих примесных атомов в слое DLC, в который они введены. Легирование слоя DLC примесными атомами может использоваться целенаправленно, чтобы модифицировать свойства слоя DLC.

Реагенты, которые содержат отличные от Si, С и Н элементы, если они также содержат углерод и, необязательно, водород, при необходимости могут быть использованы по отдельности. Но, как правило, предпочтительно применять эти реагенты в комбинации с по меньшей мере одним реагентом, который выбран из углеводородов и/или кремнийорганических соединений, как описано выше, причем это, естественно, требуется для реагентов, которые не содержат углерод и, необязательно, водород.

Реагент, который содержит отличные от Si, С и Н элементы, представляет собой, например, азот (газ N₂), который при необходимости может подаваться в вакуумную камеру как дополнительный компонент вместе с такими реагентами, как углеводород или кремнийорганические соединения, в качестве газа-реагента. Конечно, он также может вводиться в вакуумную камеру отдельно от по меньшей мере одного другого газа-реагента. Здесь газ N₂ обычно не является инертным газом.

Дополнительный пример представляют реагенты, которые содержат фтор. Они могут быть полезными, так как тем самым слою DLC может быть придана гидрофобность. Подходящими необязательными фторсодержащими реагентами являются перфторуглероды, такие как, например, тетрафторметан (CF₄) или перфтороктан. Фторсодержащие реагенты, если они используются, также обычно применяются как дополнительные реагенты вместе с углеводородами и/или кремнийорганическими соединениями.

Способ по изобретению включает введение одного или более газов-реагентов в вакуумную камеру и, тем самым, в образуемую магнетронной мишенью плазму. При применении нескольких газов-реагентов они могут вводиться по отдельности или в виде смеси. Для введения газа-реагента применяются обычные системы подвода. Газы-реагенты подвергаются в плазме вышеописанным химическим реакциям, вследствие чего образуются фрагменты газа-реагента, которые осаждаются на подложке с образованием слоя DLC.

В одном предпочтительном варианте осуществления способ по изобретению дополнительно включает введение в вакуумную камеру по меньшей мере одного инертного газа. Примерами предпочтительных инертных газов являются неон, аргон, криптон, ксенон или их сочетание. Инертный газ может быть целесообразным, например, чтобы стимулировать плазмообразование.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению соотношение расходов газа-реагента/инертного газа составляет >0,4, предпочтительно >0,5, а особенно предпочтительно >0,6.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению газом-реагентом является C₂H₂, CH₄ или ТМС, а инертным газом является Ar, то есть отношение расходов C₂H₂/Ar или CH₄/Ar или ТМС/Ar составляет >0,4, предпочтительно >0,5, а особенно предпочтительно >0,6. При подобных отношениях могут быть получены особенно стойкие к царапинам покрытия. Понятно, что могут быть также применены смеси C₂H₂, CH₄ или ТМС.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению метод магнетронного PECVD осуществляют так, что во время осаждения слоя DLC на подложку мишень эксплуатируют в режиме отравления. Это неожиданно приводит к лучшим механическим свойствам образовавшихся слоев DLC.

Явление отравления мишени хорошо известно специалисту в этой области техники. Вместо выражения «мишень в режиме отравления» это явление часто называется «отравленной мишенью», «мишенью в отравленном состоянии», «режимом отравления». Без намерения вдаваться в теорию, это, по всей вероятности, по существу обусловливается полным покрытием мишени газом-реагентом. Отравление мишени вызывает изменение процесса осаждения, что может сделаться заметным по более или менее явным резким изменениям технологических параметров, таких как, например, скорость осаждения, парциальное давление газа-реагента или напряжение на мишени. Также говорят, что процесс перешел из металлического режима в отравленный режим. Это становится особенно заметным также по тому, что технологические параметры проявляют гистерезисный эффект.

Обычно отравление мишени является вредным для процесса, поскольку, в частности, снижается скорость осаждения, отчего, как правило, избегают такого осуществления способа, что мишень находится в режиме отравления. Тем более неожиданно оказалось, что осуществление способа по изобретению с мишенью в режиме отравления приводит к явно лучшим результатам. В области отравления мишени получены лучшие свойства DLC.

Специалист без проблем в состоянии осуществить такой способ надлежащим регулированием технологических параметров так, что мишень оказывается в режиме отравления. Это можно контролировать также по вышеописанному поведению технологических параметров в плане изменения и гистерезиса.

Как известно специалисту, осуществление способа с мишенью в режиме отравления достигается, например, посредством подходящего регулирования, в частности, повышением расхода одного или более газов-реагентов, т.е. увеличением количества реагента в вакуумной камере. Для этого для конкретного способа могут быть выведены, например, кривые гистерезиса технологических параметров, например, напряжения на мишени и/или вакуумметрического давления, в зависимости от расхода реагента или реагентов. Область, в которой проявляется отравление мишени, находится на диаграмме справа от кривой гистерезиса, то есть по направлению к увеличенным расходам. То есть, технологический процесс должен проводиться справа от кривой гистерезиса, то есть, вне области гистерезиса, чтобы мишень могла работать в режиме отравления.

Поскольку расходы очень сильно зависят от геометрической формы, скорости нагнетания и т.д., установки нанесения покрытий, подходящие для отравления мишени расходы могут быть определены целесообразным образом для каждого конкретного случая.

В одном предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению температура подложки, в частности, стеклянной подложки, во время осаждения слоя DLC составляет в диапазоне от 20°С до 150°С.

Способ по изобретению проводят в вакуумной камере в вакууме. В одном предпочтительном варианте осуществления давление в вакуумной камере составляет от 0,1 мкбар до 10 мкбар.

Подводимая к мишени во время способа по изобретению мощность тока относительно длины мишени может составлять, например, в диапазоне от 1 кВт/м до 50 кВт/м, предпочтительно от 5 кВт/м до 25 кВт/м.

Скорость осаждения DLC может составлять, например, в диапазоне от 1 нм*м/мин до 200 нм*м/мин, предпочтительно от 10 нм*м/мин до 100 нм*м/мин.

Под подложкой речь может идти о проводящей подложке или о непроводящей подложке. Предпочтительными подложками являются подложки из металла, пластмассы, бумаги, стекла, стеклокерамики или керамики. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления подложка выполнена из стекла, например, в форме стеклопанели. Предпочтительной стеклянной подложкой является флоат-стекло. Толщина подложки, в частности стеклянной подложки, может варьировать в широких пределах, причем ее толщина может быть, например, в диапазоне от 0,1 мм до 20 мм.

Подложка может быть непокрытой или предварительно покрытой грунтовочным слоем. При применении предварительно покрытой подложки слой DLC наносят на это предварительное покрытие. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения подложка представляет собой непокрытую стеклянную подложку или предварительно покрытую грунтовочным слоем стеклянную подложку.

Используемое в качестве грунтовочного слоя предварительное покрытие для подложки, в частности стеклянной подложки, может содержать материал, выбранный из карбида кремния, оксида кремния, нитрида кремния (Si₃N₄), оксинитрида кремния, оксида металла, нитрида металла, карбида металла или их сочетания, или состоять из них, причем предпочтителен Si₃N₄ и/или легированный Si₃N₄, а особенно предпочтителен Si₃N₄, легированный элементом(ами) Zr, Ti, Hf и/или B. Что касается оксидов металлов, нитридов металлов и карбидов металлов, то металл может представлять собой, например, титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден или вольфрам.

Для получения грунтовочного слоя могут быть применены методы газофазного осаждения, такие как PVD, в частности, распыление, предпочтительно магнетронное распыление, CVD или атомно-слоевое осаждение (ALD). Грунтовочный слой имеет толщину, например, от 1 нм до 100 нм, предпочтительно от 5 нм до 50 нм.

Способом по изобретению на подложке получают слой DLC с превосходными оптическими и механическими свойствами. В одном предпочтительном варианте осуществления слой DLC имеет толщину от 1 нм до 100 нм, предпочтительно от 1 нм до 50 нм, более предпочтительно от 1 нм до 20 нм, особенно предпочтительно от 2 нм до 10 нм, в частности, от 3 нм до 8 нм.

Слои из алмазоподобного углерода являются общеизвестными. Алмазоподобный углерод обычно сокращенно обозначается DLC (от англ. "diamond-like carbon" – «алмазоподобный углерод»). В слоях DLC преобладающим компонентом является безводородный или водородсодержащий аморфный углерод, причем углерод может состоять из смеси sp³- и sp²-гибридизованного углерода; необязательно, могут преобладать sp³-гибридизованный углерод или sp²-гибридизованный углерод. Примерами DLC являются таковые с обозначениями ta-C и a:C-H. Используемый согласно изобретению слой DLC может быть легированным или нелегированным.

В одном предпочтительном варианте осуществления образовавшийся слой DLC может быть легирован по меньшей мере одним примесным атомом, причем примесный атом предпочтительно выбран из кремния, кислорода, серы, азота, хлора, фтора или металла, при этом металл предпочтительно выбран из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена или вольфрама.

Примесные атомы могут быть введены в слой DLC, например, за счет применения реагента, который содержит примесный атом, как уже разъяснялось выше. Металлы и кремний в качестве примесных атомов могут при необходимости быть внесены в слой DLC также посредством соответствующей мишени из этого материала.

Изобретение также относится к покрытой подложке, в частности, покрытой стеклянной подложке, которая может быть получена описанным выше способом по изобретению. Стеклопанели по изобретению пригодны, например, для зданий, транспортных средств, стеклянной мебели, например, полок или столиков, тактильных (сенсорных) применений и экранов.

Далее изобретение дополнительно разъясняется с помощью неограничивающих примеров осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Фиг. 1 показывает сугубо схематическое изображение конструкции устройства для осуществления метода магнетронного PECVD по изобретению. В вакуумной камере 3 расположена подложка 1, например, стеклопанель, и магнетрон с вращающейся мишенью 2 в форме цилиндра. Мишень может представлять собой, например, кремниевую мишень. Подложка может сдвигаться. При работе посредством магнетронной мишени между подложкой 1 и мишенью 2 создается плазма 6. С помощью устройства 4 для подачи газа-реагента в вакуумную камеру и в плазму может вводиться газ-реагент, например, С₂Н₂. С помощью устройства 5 для подачи инертного газа в вакуумную камеру при необходимости может подаваться инертный газ, например, аргон. Вакуумное соединение 7 служит для создания вакуума.

Фиг. 2 показывает схематическое изображение планарного магнетрона 10, который имеет наложенную на катод мишень 9 и лежащую под ней систему 11 магнитов. Созданное магнитное поле 8 показано в виде схематического эскиза.

Примеры

С устройством, соответствующим фиг. 1, были испытаны кривые гистерезиса магнетрона для различных реагентов в комбинации с кремниевой мишенью. В качестве инертного газа применяли аргон. Методом магнетронного PECVD были получены слои DLC на стеклянных подложках. Лучшие свойства DLC были получены в области отравления мишени.

На фиг. 3 показана полученная кривая петли гистерезиса PECVD-магнетрона для кремниевой мишени и СН₄ в качестве реагента, на которой были зарегистрированы технологические параметры напряжение на мишени и давление в зависимости от расхода реагента.

На фиг. 4 показана полученная кривая петли гистерезиса PECVD-магнетрона для кремниевой мишени и С₂Н₂ в качестве реагента, на которой были зарегистрированы технологические параметры напряжение на мишени и давление в зависимости от расхода реагента.

Технологические параметры, которые были выбраны для осаждения тонких слоев DLC, показаны в нижеследующей таблице 1. Под использованным оборудованием речь идет о традиционном аппарате для нанесения покрытий магнетронным распылением.

Таблица 1: параметры осаждения DLC-покрытий магнетронным методом PECVD

Расход Ar, ст.см³/мин Расход C₂H₂, ст.см³/мин Мощность на Si-й мишени, кВт Скорость осаждения, нм*м*мин^-1 Толщина слоя, нм DLC1 300 75 12 17,3 20 DLC2 300 75 12 17,3 50 DLC3 300 200 12 22,5 20 DLC4 300 200 12 22,5 50

Качество полученного слоя является очень воспроизводимым, а стабильность процесса – очень хорошей.

В дальнейших сериях испытаний выяснилось, что особенно хорошая стойкость к царапанию могла быть достигнута при отношениях расходов C₂H₂/Ar >0,4. Это, в частности, имело место в случае, когда слой DLC наносили на стеклянную подложку.

Полученные характеристики приведены в нижеследующей таблице 2. Очевидно, что Примеры DLC3 и DLC4, которые были осаждены в режиме отравленной мишени, имеют лучшие механические свойства и самое низкое оптическое поглощение.

Таблица 2:

Оптические свойства DLC1 DLC2 DLC3 DLC4 TL A 84,6% 71,6% 88,8% 85,0% a*t D65 -0,1 +0,9 -0,2 -0,1 b*t D65 +4,5 +8,3 +2,0 +4,3 RLc A 12,3% 23,0% 9,4% 11,7% a*c D65 -0,9 -2,2 -0,4 -1,0 b*c D65 -5,8 -6,6 -2,3 +4,3 Стойкость к царапанию на стекле неудовлетворительная неудовлетворительная хорошая хорошая

Приведены следующие параметры: коэффициент пропускания света от источника света А: TL A, цветовые координаты a*t и b*t для источника света D65, коэффициент отражения света со стороны слоя от источника света A: RLc A, цветовые координаты со стороны слоя a*c и b*c для источника света D65.

Слои DLC, которые получены по магнетронной технологии PECVD, могут быть легко скомбинированы с «классическими» магнетронными покрытиями, которые получаются в идентичном оборудовании. Грунтовочные слои Si₃N₄ в качестве предварительных покрытий на подложке могут быть полезными, например, чтобы улучшить оптические характеристики и долговечность DLC на стекле.

Список ссылочных позиций

1 – подложка (выполненная сдвигаемой)

2 – магнетрон с вращающейся мишенью

3 – вакуумная камера

4 – устройство для введения газа-реагента

5 – устройство для введения инертного газа (необязательное)

6 – плазма

7 – вакуумное соединение

8 – магнитное поле

9 – мишень

10 – магнетрон

11 – система магнитов

Изобретение относится к способу покрывания подложки (1) слоем алмазоподобного углерода (DLC) методом PECVD. Создают плазму посредством магнетронной мишени (магнетронного PECVD) в вакуумной камере (3), в которой размещены снабженный мишенью (9) магнетрон (10) и подложка (1). По меньшей мере один газ-реагент вводят в создаваемую магнетронной мишенью (9) плазму в вакуумной камере, в результате чего образуются фрагменты газа-реагента, которые осаждаются на подложке (1) с образованием слоя DLC. Технический результат изобретения состоит в том, что обеспечивается возможность нанесения слоя DLC на подложки (1) с большой площадью, например, такие как стеклопанели, без нагревания подложки. Полученные слои DLC имеют превосходное качество в отношении стойкости к царапанию и оптических характеристик, при этом может быть используют обычные устройства осаждения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1. Способ покрывания подложки (1) слоем алмазоподобного углерода с использованием метода стимулируемого плазмой химического осаждения из газовой фазы (PECVD), включающий создание плазмы посредством магнетронной мишени в вакуумной камере (3), в которой размещают снабженный мишенью (9) магнетрон (10) и подложку (1), введение в вакуумную камеру (3) инертного газа и по меньшей мере одного газа-реагента в создаваемую мишенью (9) плазму в вакуумной камере (3), в результате чего образуются фрагменты газа-реагента, которые осаждаются на подложке (1) с образованием слоя алмазоподобного углерода, причем метод PECVD с созданием плазмы посредством магнетронной мишени осуществляют так, что во время осаждения слоя алмазоподобного углерода на подложке (1) мишень (9) эксплуатируют в режиме отравления,

причем отношение расходов газа-реагента/инертного газа составляет >0,4 и газом-реагентом является C₂H₂, CH₄ или тетраметилсилан (ТМС), а инертным газом является Ar.

2. Способ по п. 1, в котором отношение расходов газа-реагента/инертного газа составляет >0,5, а особенно предпочтительно >0,6.

3. Способ по п. 1, в котором мишень (9) представляет собой мишень (9) из кремния, углерода или металла, при этом металл предпочтительно выбран из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена или вольфрама.

4. Способ по п. 3, в котором кремниевая мишень легирована алюминием, и/или бором, и/или цирконием, и/или гафнием, и/или титаном.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором мишень (9) является планарной мишенью или вращающейся мишенью.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутый по меньшей мере один газ-реагент вводят в вакуумную камеру (3) в виде реагента, который находится в газовой фазе, или газ-реагент получают из реагента, который переводят в газовую фазу нагреванием.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура подложки (1), в частности стеклянной подложки, во время осаждения слоя алмазоподобного углерода составляет от 20 до 150°С.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором давление в вакуумной камере (3) составляет от 0,1 до 10 мкбар.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором подложка (1) представляет собой проводящую подложку или непроводящую подложку, причем подложка (1) предпочтительно выполнена из металла, пластмассы, бумаги, стекла, стеклокерамики или керамики, особенно предпочтительно из стекла.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором подложка (1) является непокрытой или предварительно покрытой по меньшей мере одним грунтовочным слоем, причем подложка (1) предпочтительно представляет собой непокрытую стеклянную подложку или предварительно покрытую грунтовочным слоем стеклянную подложку, при этом грунтовочный слой предпочтительно содержит нитрид кремния (Si₃N₄).

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором образовавшийся слой алмазоподобного углерода является нелегированным или легированным по меньшей мере одним примесным атомом, причем примесный атом выбран из кремния, кислорода, серы, азота, фтора или металла, при этом металл предпочтительно выбран из титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена или вольфрама.

12. Покрытая подложка, полученная способом по любому из пп. 1-11.