沉积耐刮擦膜的方法技术

用于在基板上真空沉积至少一个硼基薄膜的方法，其特征在于：选择至少一种相对于硼化学惰性或活泼的溅射物种；使用位于工业级装置内的至少一个线性离子源产生主要包含所述溅射物种的准直离子束；将所述束导向至少一个硼基靶之上；并且－将面向所述靶的所述基板的至少一个表面部分布置为使被靶的离子轰炸而溅射的材料、或源自所述溅射材料与至少一种溅射物种的反应而得到的材料沉积在所述表面部分上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及沉积具有耐刮擦或表面增强功能的薄膜至基板上、尤其是 沉积至玻璃基板上的方法。更具体而言，其涉及用于集成到真空沉积装置 中、例如(但是非独有地)用于沉积膜在建筑玻璃上的沉积方法，这些装置具有工业尺寸(对于垂至于运行方向而言基板尺寸为大于1.5m，或甚至 2m)。本专利技术还适于涂布有提供各种功能(阳光控制、低发射率、电磁屏 蔽、加热、亲水性、疏水性、光催化)的多层的基板，所述膜得以改变其 在可见光中的反射水平(在可见光或日光红外范围内操作的抗反射或镜面 涂膜)，并引入了活性系统(电致变色的、电致发光的、光致电压的、压电 的、散射的、吸收的)。
技术介绍
这是因为，对于所有的这些基板，有利的是可以改进它们的耐刮擦性， 刮擦可能源于以下的各种情况--(i) 用比玻璃具有更高硬度的物体的点接触导致的刮擦通过摩擦或故意破坏(城市家具用玻璃)的刮擦；用工具或玻璃托等在转化(coiwersion) 步骤(例如镶双层玻璃或层叠步骤)期间的接触导致的刮擦；以及(ii) 细颗粒(例如沙子)的摩擦。此时基板具有因为光散射而导致的 牛奶状外观，原因在于高程度的微损坏。其特别是在用于汽车的基板的情 况(例如挡风玻璃)。这种耐刮擦性的改进可以通过处理与环境接触的基板的一个或两个侧 面、或通过涂膜来实现，或者可以通过处理预涂有提供另一种功能(例如 以上所述的一种)的一个或多个薄膜来实现。通常增强膜此时被称为"外涂层(overcoat)",因为其具有非常小的厚度，并且按时间顺序完成沉积所 有膜的次序。具有耐刮擦功能的薄膜，无论其是直接沉积在基板的裸露一侧上，或 是沉积在已沉积的多层之上作为外涂层，其都是采用等离子体或磁控管溅 射类型的常规薄膜沉积方法制造的，该薄膜可以是基于DLC (钻石类碳)(读者可以参考专利EP 1177156)或基于混合的锡锌锑氧化物(SnxZny Sb2Ow)(读者可以参考专利申请EP 1042247)而得到的。特别经济的是使 用与沉积多层的方法就工业技术而言相匹配的沉积机械增强膜的方法。这些沉积技术对于这种类型的薄膜是完全满意的，但是其各自具有其 缺点，而本专利技术正是针对它们提出解决方法。这样，通过等离子体沉积技术得到的DLC膜在可见光中具有高的吸收 性，这对于多层透射玻璃制品(透射为棕色着色，其被认为是不吸引人的， 并限制了透射过玻璃制品的光的量)的生产而言会引起偏见，并且极大地 限制了这种膜在可见光中操作的多层的应用。就基于通过磁控管溅射沉积 的混合的锡锌锑氧化物的膜而言，其耐刮擦性能优于现有技术已知的外涂 层的耐刮擦性，但是所述性能可以通过沉积基于氮化硼的膜而进一步改进。这是因为，己知在特殊相中结晶时，氮化硼膜可以表现出有利的机械 性能一六边形或石墨相(硼的sp2杂化)具有中等硬度的Priori,但是具有 低的摩擦系数；一立方体相(硼的sp3杂化)具有高的硬度(50GPa)。基于氮化硼的膜具有表现出如以上所描述的机械性能的非同一般的特 征，以及在可见光(Eg 4-6ev)中良好的透明性和与别处沉积为薄膜的材 料相容的折射率(1.6-2.2，取决于结晶状态)。六边形和立方体结构的品种在化学上非常惰性的，尤其是对高温氧化 而言。例如石墨品种耐受高达1200°C，并特别耐受700。C，这是在平板玻 璃上进行成型、弯曲和增韧处理的常规温度。但是，这种BN薄膜(立方结构用cBN表示，或六边形结构用hBN表示)在大基板(临界尺寸H.5m)上的工业生产具有以下的缺点一可以使用的靶是电绝缘的(硼、无定型的氮化硼、六边形的氮化硼)， 因此需要使用RF (射频)偏置(bias)(例如在13.56MHz)，这与上述临界 基板尺寸不太匹配。这是因为，磁控管溅射不能以均一的方式在长度大于2 米的阴极上使用(以在具有相似具体尺寸的基板上沉积)，除非如果所述偏 置，如正弦或脉冲的，其所在的频率对应的波长与阴极长度相比非常长。 这样，众所周知的是，使用长度大于3米、并具有射频溅射(在约13.56MHz) 的阴极难以实现均匀的沉积；以及一使用PECVD (等离子体增强的化学气相沉积)技术也是不容易的， 因为除需要RF偏置外，它不能使沉积膜的厚度均匀性受到具有足够敏锐度 的控制(几个埃或几个纳米)。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是通过提出允许硼基薄膜进行沉积的相匹配的沉 积方法，减轻磁控管溅射沉积方法的缺点。为此，用于真空沉积至少一个硼基薄膜在基板上的方法特征在于一选择至少一种相对于硼化学惰性或活泼的溅射物种；一使用位于工业级装置内的至少一个线性离子源产生主要包含所述溅射物种的准直离子束；一将所述束导向至少一个硼基靶之上；并且一将面向所述靶的所述基板的至少一个表面部分布置为使被靶的离子 轰炸而溅射的所述材料，或源自所述溅射材料与至少一种溅射物种反应的 而得到的材料沉积在所述表面部分上。借助于这些布置， 一方面可以得到配混材料的薄膜，至少其一种阳离 子包含在导电的或绝缘的靶内，另一方面，可以在薄膜沉积装置内的基板 的表面部分上特别沉积至少一种主要含硼的薄膜，该装置具有工业规模， 并在真空下操作。在实施本专利技术的一个特别优选的方法中， 一个或多个以下的布置也可以任选地采用一进行导致离子沉积源和基板之间产生相对运动的操作； 一所述线性离子源产生的准直离子束能量为0.2-10kev、优选为l-5kev、尤其是约1.5kev;一进行使所述装置内的压力达到10—5-8><10'3托的操作；一使所述离子束和靶之间的角度a为卯°-30°，优选为60°-45°，一将使用至少所述线性离子沉积源溅射的材料同时或相继地沉积在基 板的两个不同表面部分上；一将使用至少所述线性离子沉积源溅射的材料沉积在基板的至少一个裸露表面部分上；一将使用至少所述线性离子沉积源溅射的材料沉积在至少部分涂布有至少一个其它膜的至少一个基板部分上；一将另外的物种作为对所述溅射物种的补充物引入，所述另外的物种相对于所述溅射材料是化学活泼的；一该另外的物种通过例如在接近基板时加入所述另外的物种的气体注 射而得到；一注射的另外的物种包含单独使用的、或可以以与少部分CH4和/或 H2的混合物使用的氮气或氩气；一使用包含选自以下组的材料的靶无定型的硼、立方体形式结晶的 硼、六边形形式结晶的硼、铝、硅、无定型的氮化硼、六边形形式结晶的 氮化硼、立方体形式结晶的氮化硼、氮化硅、氮化铝及至少这些材料的混 合氮化物，所述材料被单独使用或以混合物使用；一将所述靶偏置，以便调节溅射物种的能量；一将所述偏置的靶固定于阴极磁控管；一将离子中和装置布置在附近，其可以由放置在附近的阴极磁控管或 电子注射器(例如以细丝形式的热离子发射装置)组成；以及 一使用第二离子源，将该离子源的离子束导向所述基板之上。 根据本专利技术的另一个方面，其也涉及一种基板，尤其是玻璃基板，在其至少一个表面部分涂布有薄膜多层，该多层包括基于选自以下组的材料 的至少一个膜无定型的氮化硼、六边形形式结晶的氮化硼、立方体形式结晶的氮化硼、氮化硅、氮化铝及至少这些材料的混合氮化物，所述材料 被单独使用或以混合物使用。通过阅读对以下非限制性说明实施例的详细描述及通过考察单一附 图，将可更清楚地理解本专利技术。附图说明所示单一附图为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基板上真空沉积至少一个硼基薄膜的方法，其特征在于：－选择至少一种相对于硼化学惰性或活泼的溅射物种；－使用位于工业级装置内的至少一个线性离子源产生主要包含所述溅射物种的准直离子束；－将所述束导向至少一个硼基靶之上；并且－将面向所述靶的所述基板的至少一个表面部分布置为使被靶的离子轰炸而溅射的所述材料，或源自所述溅射材料与至少一种溅射物种的反应而得到的材料沉积在所述表面部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N纳多，A哈尔琴科，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]