CZ20004415A3 - Způsob nanášení alespoň jedné ochranné vrstvy proti opotřebení s optickými vlastnostmi na povrchy - Google Patents

Abstract

Při způsobu nanášení alespoň jedné ochranné vrstvy proti opotřebení s optickými vlastnostmi na povrchy pomocí alespoň dvou různých vylučovacích kroků, přičemž jeden krok zahrnuje plazmou podporovaný proces chemického nanášení par (CVD) pro vyloučení základní fáze ochrany proti opotřebení a druhý krok wlučování materiálu pomocí plazmové techniky nanášení par (PVD) k uložení opticky funkčních materiálů do základní fáze, se na podklad alespoň občas zavádí předpětí zvyšující iontové ostřelování vyloučené vrstvy. Plazmou podporovaným procesem vylučování materiálu je například plazmová polymerace, přičemž v plazmě jsou obsaženy monomerické uhlovodíkové sloučeniny a/nebo sloučeniny křemíku

Description

Způsob nanášení alespoň jedné ochranné vrstvy proti opotřebení s optickými vlastnostmi na povrchy

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu nanášení alespoň jedné ochranné vrstvy proti opotřebení s optickými vlastnostmi na povrchy pomocí alespoň dvou různých vylučovacích kroků, přičemž jeden krok zahrnuje plazmou podporovaný proces chemického nanášení par (CVD) pro vyloučení základní fáze ochrany proti opotřebení a druhý krok vylučování materiálu pomocí plazmové techniky nanášení par (PVD) k uložení opticky funkčních materiálů základní fáze.

Dosavadní stav techniky

Je známé nanášení vrstev na podklad pomocí různých technik, například laserovou polymerací, reaktivním rozprašováním nebo galvanizací. Ve spisu US-PS 4,830,873 je popsáno nanášení tenkých optických vrstev na povrchy optických elementů plazmovou polymerací křemíkových výchozích sloučenin. Polysiloxanové vrstvy, které přitom vzniknou, jsou velmi tvrdé a transparentní. Ve spisu USPS 4,619,865 je popsán způsob nanášení ochranných vrstev proti opotřebení, zejména většího počtu podložních vrstev pomocí magnetronového naprašování. Každá vrstva přitom má rozdílnou tvrdost nebo odolnost proti otěru. U tohoto vícevrstvého nanášení se také mohou vzájemně kombinovat různé vlastnosti vrstev, například jedna vrstva působí jako difúzní bariéra pro vodní páru, druhá vrstva je extrémně tvrdá a třetí vrstva může například elektricky izolovat. Dosud však není uspokojivě vyřešena dostatečně odolná úprava proti opotřebení u jiných podkladů jako je ocel, keramika nebo sklo, * ·

Φ « ·· ···· · · · • · · · ·· · · · · · ······· φφφ • Φ····· φ φφφ φ φ • φ φ φφφφ · · φ φφ ·· < φ · · Φ· φφφ zejména plasty. Mají-li být například plasty mechanicky zatěžovány, musí být plastové tvarové díly opatřeny ochrannými povlaky proti opotřebení. Pro tento účel je známé, že kromě nanášení ochranné vrstvy laku odolné proti poškrábání se mohou nanášet také například polysiloxanové vrstvy odolné proti opotřebení pomocí plazmové polymerace. Často je však díky použitým podkladům, například polykarbonátu, nutné upravovat vrstvu odolnou proti opotřebení pomocí vhodných přísad rezistentních proti UV záření, aby se nejhořejší vrstva plastu při volném vystavení vlivům počasí nerozložila a nezhoršila se tak přilnavost odolné vrstvy. Aby k tomu nedocházelo, rozpouští se například absorbér UV záření v laku, který po vytvrdnutí může chránit podklad před účinky světla. Trvale však laky proti opotřebení odolné nejsou.

Úkolem vynálezu je vyvinout způsob, který umožňuje pokládání jedné nebo více vrstev, které mají optické vlastnosti, zejména UV vlastnosti, jako stálost a schopnost absorpce a reflexi UV záření, s vysokou odolností proti opotřebení, na podkladech, zejména na podkladech, které mohou při nepříznivých povětrnostních účincích degradovat, a který umožňuje kombinaci těchto vrstev.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob nanášení alespoň jedné ochranné vrstvy proti opotřebení s optickými vlastnostmi na povrchy pomocí alespoň dvou různých vylučovacích kroků, přičemž jeden krok zahrnuje plazmou podporovaný proces chemického nanášení par (CVD) pro vyloučení základní fáze ochrany proti opotřebení a druhý krok vylučování materiálu pomocí techniky plazmového nanášení par (PVD) k uložení opticky funkčních materiálů základní fáze, podle vynálezu, jehož podstatou je, na podklad a/nebo podkladní stůl se • ·

I ♦ • flfl · • · flflflfl • flfl

I fl flflfl fl fl alespoň občas zavádí předpětí zvyšující iontové ostřelování vyloučené vrstvy.

Podle vynálezu se tedy používá způsob nanášení ochranných vrstev s optickými vlastnostmi, zejména s dobrou ochrannou funkcí proti UV záření, na povrchy pomocí alespoň dvou různých vylučovacích kroků. Jeden krok spočívá v plazmově podporovaném CVD způsobu a alespoň jeden druhý krok ve vylučování materiálu pomocí PVD techniky. Kombinací těchto způsobů ve vakuovém recipientu se investiční náklady výrazně sníží. Současným použitím obou vylučovacích procesů se mohou časy nanášení dále redukovat, což s sebou může přinést dodatečný pokles nákladů. Vylučování vrstvy odolné proti opotřebení se výhodným způsobem realizuje pomocí plazmové polymerace. To je způsob nanášení, u kterého se používá chemická sloučenina, která se může odpařovat, například alifaticko aromatická nebo olefinická uhlovodíková sloučenina, přednostně metan, etan, etylén nebo acetylén. Obzvlášť se dává přednost nasazení křemíkovoorganických sloučenin sestávajících z prvků křemíku, uhlíku a vodíku nebo s dodatkovým dusíkem a/nebo kyslíkem, dále výhodným způsobem tetrametylsilanu (TMS), hexametyldisilanu (HMDS), hexametyldisilasanu (HMDS(N)), tetraortosilikátu (TEOS), dimetyldietoxysilanu (DMDEOS), metyltrimetoxysilanu (MTMOS), tetrametyldisiloxanu (TMDS(O)), divinyltetrametyldisiloxan (VSI2), zcela výhodně hexametyldisiloxanu (EIMDS(O)). K těmto „monomerům“ - z nichž mnoho nelze polymerovat klasickými chemickými cestami - se mohou přimísit další odpařitelné přídavné látky, například kovoorganícké sloučeniny jako tetraetylortotitanát (TEOT), tetraizopropylortotitanát (TIPOT) nebo tetrakisdímetylaminotitanát.

V jiném výhodném provedení se mohou použít také halogenizované přídavné látky jako tetrafluormetan, chloroform nebo • · ···· · · 9 * · · • <···♦· · ··· 9 · • « ········ · · · · · · <Λ · · 9 · · freon. Směs monomerových/přídavných látek se používá jen v recipientech elektrického pole, které mohou plazmu par vznítit. Přitom se molekuly páry aktivují a fragmentují v iontech a radikálech. Tyto vysoce aktivní fragmenty kondenzují na podkladním povrchu a skládají se do nové, velmi husté monomerové mřížky. Aby se zamezilo izolování elektrod potřebných pro elektrické pole izolujícími vrstvami, což se může vyskytnout obzvlášť při použití par zadržujících křemík, doporučuje se napájení plazmy elektrickými vysokofrekvenčními poli v kmitočtové oblasti mezi 50 kHz a 2,45 GHz, přednostně mezi 400 kHz a 2,45 GHz. Kvůli vysoké míře separace je obzvlášť výhodné použití rádiového kmitočtu (13,56 MHz) nebo mikrovlnné ozáření (2,45 GHz). Mikrovlnné plazmy se mohou provádět pulzně nebo bez pulzů s nebo bez podpory magnetického pole (ECR). Pulzní kmitočty mohou ležet mezi malým počtem Hertzů a 10 kHz, přednostně v oblasti mezi 50 Hz a 2 kHz, přičemž poměr délky trvání pulzu k délce prodlevy se dá volně nastavovat.

Ve výhodném provedení se může u mikrovlnné plazmy její prostorovou separací od vylučovací oblasti volně nastavit chemická struktura a stechiometrie vylučované vrstvy, protože fragmentování molekul monomeru probíhá šetrněji a lze jej lépe regulovat.

Toho je možné v jednom provedení docílit takzvaným „dálkovým uspořádáním“, u kterého se vzácný plyn a/nebo plyn, který nezpůsobuje povlaky (takzvaný reaktivní plyn, například kyslík, dusík, vodík, amoniak, rajský plyn, halogen) ve zdroji a/nebo v blízkosti zdroje aktivuje a fragmentuje a proudem plynu, vedeným odpovídajícím způsobem, dostává do směru podkladu. Tam se teprve setkává aktivovaný reaktivní plyn s monomerovým plynem, čímž se tento plyn rovněž aktivuje a fragmentuje. Další výhodou tohoto uspořádání je lepší kontrola termického zatížení, především u • * · φ φ · ···· · · φφφφ φ φ · · · φφφφ · · φ ·· φφφφφφφ · φ * φ · materiálů absorbujících mikrovlny, jako jsou například plasty, protože zdroje a tím místo nejvyšší hustoty plazmy jsou více vzdáleny od podkladu.

V dalším výhodném provedení způsobu se dá zahříváním podkladu a/nebo iontovým ostřelováním vyloučená polymerová mřížka dodatečně zhustit. Protože dodatečné zahřívání u látek citlivých na teplotu, zejména u plastů, má své hranice, je výhodné ostřelování ionty, neboť zhuštění, to znamená nové uspořádání vazeb v mřížce ve směru maximálního nasycení vazby atomů podílejících se na mřížce, se může kombinovat s poměrně malým vkladem tepla. Zejména použití předpětí (bias) na podkladu s elektrodu umístěnou za tímto podkladem se prokazuje jako velmi výhodné. Tak se mohou ionty přitahovat přímo k podkladu. Přitom se mohou použít pulzní i nepulzní bias napětí. V případě pulzů jsou použitelné kmitočty mezi 5 kHz a 27 MHz, zejména mezi 10 kHz a 13,56 MHz. Bias napětí se mohou použít aditivně k PECVD procesu, například k mikrovlnné plazmové polymeraci. V dalším provedení se ale mohou také použít jako jediné zdroje pro PECVD vylučování ochranné vrstvy proti opotřebení. Zde se jako obzvlášť výhodné prokázaly vysokofrekvenční bias-napětí, zejména taková s kmitočtem v oblasti 50 kHz až 800 kHz nebo 13,56 MHz.

Zvláštní optické vlastnosti, zejména UV ochrana, se mohou realizovat třemi způsoby: zaprvé složkou tenkých vrstev s různými okolnostmi lomu, které mohou odrážet UV světlo, za druhé absorpční vrstvou, která UV světlo absorbuje a přeměňuje v jiné formy energie, a za třetí uložením atomových, popřípadě molekulárních složení, takzvaných klastrů, jejichž velikost a koncentrace v mřížce se zvolí tak, že UV záření může s těmito klastry efektivně vzájemně působit.

Φ · · · · * · · · · φ · • · · · · » · » · · • φ · a φ · · φφ • φφφφφφ φ φφφ φ φφ <φ φφ φ· ·· φφφ

UV ochranná funkce se může realizovat kovovými sloučeninami a v případě klastrů také čistým kovem. Ty se mohou integrovat do ochranné vrstvy proti opotřebení jako částice, fáze nebo mezivrstvy, například také ve formě multivrstvové složky. To se uskutečňuje s pomocí rozprašovacích procesů (sputtern), u kterých se před katodou upevní kovový nebo nekovový „terčík“, od kterého se pomocí iontů, urychlených ve směru katody ponenáhlu povrchově odpařují atomy, atomové svazky a částice, respektive se rozprašují (sputtern). K tomu lze použít DC magnetronové rozprašovače, pulzní magnetronové rozprašovače, dvojité katody nebo vysokofrekvenční rozprašovače.

K integrování UV ochranné funkce podle vynálezu se při použití izolujících materiálů anody, například oxidů, obzvlášť hodí použití bipolární pulzní dvojité katody. Velmi výhodné je nasazení této techniky také se zřetelem na to, že při PECVD procesech vznikající, dielektrické ochranné vrstvy proti opotřebení se mohou vyloučit také na katodovém terčíku, aby tam vytvořily izolující povlak, který může míru rozprášení postupně přiškrcovat až na nulu („kontaminace terčíku“). Při provozu bipolárně pulzních dvojitých katod se může tento povlak vzájemným přepojováním jednotlivých katod opět odstranit, čímž se zabrání trvalé kontaminaci terčíku.

V dalším výhodném provedení se používá dutá katoda. Výhoda tohoto provedení spočívá v tom, že kontinuálním proudem plynu, který se odvádí z duté katody, se znemožňuje povlékání terčíku, který je uložen uvnitř duté katody.

Ve výhodném provedení se k rozprašování UV ochranné vrstvy používají oxidy, silicidy, karbidy, boridy, nitridy, sulfidy, fluoridy, selenidy, teluridy prvků čtvrté až šesté vedlejší skupiny a prvky La,

Ce, Zn, In, Sn, Al, Si, Ge, Sb, Bi a/nebo jejich směsi. Tím se mohou • · ·· · · · 9 · 9 «9 «

9 9 9 9 · 9 9 9 · 9 • 999 99 9 99 9

999999 9 9 9 9 9 9

9 9 9999 99 9

99 9« 99 99 999 do systému vrstev integrovat kovové, ale také oxidické, silicidické, carbidické, boridické, nitridické, sulfidické, fluoridické, selenidické a/nebo teluridické úložky.

Vylučování opticky aktivních materiálů, které mají být uloženy magnetronovou rozprašovací technikou, se může podle vynálezu provést buď tak, že se terčíky z prvků jako je například titan, zinek nebo křemík (viz výše), slitiny, například Al-Mg-Si nebo Zr-Al nebo odpovídající sloučeniny, například TiO, ZnS, SiO atd., pomocí vzácných plynů, například argonu, rozpráší, a pak teprve následně reagují v PECVD atmosféře na sloučeniny požadované stechiometrie. Nebo se rozpráší už plynem, s nímž má proběhnout chemická reakce (reaktivním plynem), přičemž proces se musí kvůli nebezpečí kontaminace velmi pečlivě kontrolovat, například s pomocí monitorování plazmových emisí. Ale i v tomto provedení se může definovaná reakce provést a nastavit požadovaným způsobem, v atmosféře PECVD procesu.

Pro nastavení následné reakce slouží procesní parametry jako poměr střední volné délky dráhy Částic mezi nárazy reaktivního plynu nebo molekul páry (což je dáno tlakem v průběhu procesu), zapojeným výkonem v procesu PECVD a PVD nebo odstupem terčík - podklad.

Jako reaktivní plyny se mohou používat plyny, které nevytvářejí povlak, jako například kyslík, vodík, diboran, dusík, rajský plyn, amoniak, trifluorid dusičitý, sirovodík a/nebo fluor. Plyny, které povlaky vytvářejí, jako například uhlovodíky, organické sloučeniny bóru, halogenizováné uhlovodíky se mohou k následné reakci použít rovněž, nemohou se však použít jako rozprašovací a reaktivní plyny, nýbrž jako monomery.

·· · · φ * φ φ · φ · · « « « · ·· φ · · · φ φ · φ «φ φ φφ • φ φφφφφ φ Φφφ φ φφ φφ φφ φ· φ φ φφφ

Pro přesné nastavení chemického složení vrstvy a lepší kontrolu kontaminace terčíků, se v jednom obzvlášť výhodném provedení zavádí přímo na katodu plyn, s nímž se mají terčíky rozprášit (rozprašovací plyn), kdežto reaktivní plyn se přivádí k terčíkům s definovaným odstupem. To se dá realizovat jednoduchým způsobem odděleným přívodem plynu (takzvaný plynový rámec).

V případě, kdy se ukládají částice, může se velikost těchto částic nastavovat pomocí odstupu terčíku od podkladu a tlakem plynu.

Výhodné je zejména, když se způsob provádí tak, že oba kroky nastávají současně. Vzniká tak nejméně jedna vrstva s požadovanými optickými a ochrannými vlastnostmi proti opotřebení, přičemž UV ochrana nanášená rozprašováním se může ukládat do ochranné vrstvy proti opotřebení homogenně. Chemie pokládaných molekul, částic nebo vrstev se přitom ovlivňuje reakcemi s reaktivním plynem a/nebo molekulami, fragmenty a atomy monomerových par z PECVD procesu. Nadto jsou k dispozici reakce ve vyloučené vrstvě. Například rozprášené atomy, klastry nebo částice prvků citlivých na oxidaci nebo sloučeniny jako například hliník, se mohou okysličovat, nejpozději při ukládání do siloxano-plazmopolymerové vrstvy. K dispozici je ještě dostatečná koncentrace monomerových par v procesním plynu, takže reakce může pokračovat už před dopadem na vrstvu, jak bylo popsáno. Jádrem způsobu podle vynálezu je přesně toto vzájemné ovlivňování způsobu PECVD a PVD, které se při současnosti procesů projevuje obzvlášť silně.

Způsob se může provádět v nerozděleném jednokomorovém zařízení, přičemž reaktivní součásti rozprašovacího procesu, jak bylo výše popsáno, pak z velké části pocházejí z monomerových par plazmové polymerace.

• ·	9 »	9 ·	9 * · 9	9 · 9
•	9 9 9	9	•	•	9	*	9 9
•
•	9 999	9 9	9	9	• 9	9	9
•	9 9	9	9	9 9	9	*	9
• 9	• 9		9 9	9 9	9 9		9 9 9

Výhodným způsobem je však také možné přesněji nastavit složení součástí vrstvy vyloučené rozprašováním několikanásobnými, za sebou prováděnými kroky: reaktivním rozprašováním, plazmovou polymerací a podobně, pokud se při plazmopolymerovém procesu uzavře rozprašování katody tak, že se katodové terčíky nemohou pokrýt plazmovým polymerem. Zároveň z toho vyplývá dřívější vrstvové rozdělení ukládaného materiálu v základní fázi (matrici).

V jednom výhodném provedení se může dosáhnout také kompletního oddělení atmosféry procesního plynu tím, že ten se mezi PVD a PECVD procesem odčerpá, napustí se vzácný plyn, opět se odčerpá a pak se teprve napustí monomer.

Variantou procesu a zařízení podle vynálezu je vakuová komora, vybavená oddělením procesních oblastí uvnitř vakuové komory bez hradítkové techniky, ale například s plechovými přepážkami a odpovídajícím vedením proudu čerstvého plynu a odpadního plynu. Tím se dosáhne rovněž silného oddělení různých procesů, které dovoluje cílené přizpůsobení požadované stechiometrii PVD vylučování.

Vícevrstvé složení základní fáze ochrany proti opotřebení se může v dalším výhodném provedení zvolit tak vědomě, aby se dosáhlo extrémní odolnosti proti opotřebení s dobrou homogenitou a vynikajícími vlastnostmi UV ochrany, například reflexí kritických vlnových délek UV světla na vícevrstvé složce. Pro zamezení zabarvení a maximalizaci stupně odrazivosti jsou zde nezbytné vrstvy s přesně definovanou tloušťkou, dobrá homogenita tloušťky a střídavá velikost indexu lomu. Zde přispívá základní fáze k ochraně proti opotřebení nejen svou tvrdostí, ale také svým indexem lomu ke složení interferenční vrstvy.

• ·

I» Φ ♦ ···· ·· · • · · · · · φ · · · ••••«φ · φφφ φ φ φ · φφφφ φφφ •Φ φφ φφ φφ φφφ

V jednom obzvlášť výhodném provedení se u měkkých podkladních materiálů, jako jsou například plasty, vylučuje měkká základní fáze vrstvy, která se vzrůstající tloušťkou vrstvy nabývá kontinuálně na tvrdosti. Tak se ukládají jednotlivé vrstvy složky reflexních vrstev. Celková složka vrstev se nahoře uzavírá krycí vrstvou, extrémně odolnou proti opotřebení.

Základní fáze ochranné vrstvy se může v dalším výhodném provedení také vylučovat tak, že přizpůsobení tvrdosti a pružnosti podkladu a zatížení opotřebením nastává postupně. Následkem toho je vznik vícevrstvé složky. Tím se vyloučí opticky funkční materiál velmi výhodně rovněž v jednotlivých vrstvách. V případě složky UV reflexních vrstev, které se mají integrovat do vícevrstvé základní fáze ochrany proti opotřebení, je zvláštní výhodou to, když se jednotlivé ochranné vrstvy proti opotřebení optimalizují nejen s ohledem na jejich tvrdost a pružnost, ale také s ohledem na jejich index lomu. Tím může základní fáze ochrany proti opotřebení převzít optickou funkci v rámci interferenční složky vrstev.

V jiném provedení, u kterého se částice vkládají do základní fáze, je možné tyto částice svázat s matricí v koncentračním, morfologickém a/nebo stechiometrickém gradientu. Pro tento účel se parametry rozprašovacího a/nebo reaktivního plynu během PVD procesu kontinuálně mění. Zejména v kombinaci s gradientem tvrdosti ochranné vrstvy proti opotřebení se mohou takové gradienty vkládání částic výhodně použít pro zájmy optiky.

Tloušťka kombinované vrstvy a koncentrace opticky funkčních materiálů se nastavuje délkou trvání vylučovacího procesu, tlakem, poměry proudění a ozařovací energií.

• 9 • 9 · · * ♦ • · · » « · · · · · « · 9 9 9 9 9

9 999 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen na následujících obrázcích a příkladech provedení na kterých znamená obr. 1 možná struktura vrstvy na podkladu při současném provozu rozprašovacího a mikrovlnného zdroje, obr. 2 struktura vrstvy při střídavém provozu rozprašovacího a mikrovlnného zdroje, obr. 3 zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, obr. 4 vícekomorové zařízení k provádění způsobu podle vynálezu a obr. 5 řez zařízením podle obr. 4 podle čáry V-V.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje strukturu vrstev při současném provozu rozprašovacího a mikrovlnného zdroje. Na podklad 10, sestávající například z polykarbonátu, PVC, polyetylénu nebo z jiného plastu nebo na jiný podklad se nanáší vrstva, která sestává ze dvou součástí. Součást 11, která tvoří základní fázi vrstvy, je ochranná vrstva proti opotřebení z polysiloxanu nanášeného plazmovou polymeraci. V této vrstvě 11 se rozprašováním, například rozprašováním s dvojitou katodou, nanáší částice 12 kovové sloučeniny jako ochrana proti UV záření, která sestává například ze sirníku zinečnatého, dioxidu titanu, dioxidu ceru nebo podobně. Částice 12 se homogenně nanášejí do ochranné vrstvy 11 proti opotřebení.

«· ·· * φ ··· · ·φ · • · φ φ φ φ · φ · · ·

11 11 · 11 1 · 111 111 1111 1 19 1 119 1 11 1

11 9 1 11 19 111

Obr. 2 znázorňuje strukturu vrstvy na podkladu 20, která rovněž sestává například z polykarbonátu, polyetylénu atd. Na vrstvu 21, sestávající z vrstvy polysiloxanu nanášeného plazmovou polymeraci, se střídavě nanášejí vrstvy 22 sestávající z naprašovaných kovových sloučenin a dalších polysiloxanových vrstev 21. Závěr pro tribologický kontakt tam vytváří krycí vrstva odolná proti opotřebení. Vrstvy 22 jsou vloženy do vrstvy základní fáze. Tato složka vrstev ze střídajících se vrstev 21 a 22. která má výhodným způsobem značně odlišný index lomu, umožňuje, že na této vícevrstvé složce dochází k odrazu kritických vlnových délek elektromagnetického záření interferencí.

Obr. 3 znázorňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, přičemž se popisuje takzvané jednokomorové zařízení s odděleným přívodem plynu. Zařízení 30 sestává z komory 3 6, v níž se odehrává reakce. V této komoře je na držáku, který není znázorněn, umístěn podklad 3 1. Na jedné straně komory 36 je uspořádán přívod 37 pro křemičitý monomerní plyn. Proti přívodu 37 pro křemičitý monomerní plyn je uspořádán přívod 32 pro rozprašovací plyn. Mezi oběma otvory 38 a 39. které směřují z přívodů 32 do reakční komory 36. je uspořádána katoda 34. která je spojena s neznázorněným zdrojem napětí, na němž je opět umístěn terčík 35 sestávající ze sloučeniny, která má být rozprášena. Dodatečně může být reaktivní plyn vpouštěn do komory přes přívod 39b reaktivního plynu. V blízkosti podkladu je umístěn mikrovlnný generátor 33, který vytváří plazmu.

Na obr. 4 a 5 je znázorněno další zařízení k provádění způsobu podle vynálezu. Jedná se přitom o vícekomorové zařízení s rozdělením na oddíly. Zařízení sestává ze čtyř komorových oblastí 47, 48, 49 a 50, separovaných oddělovacími plechy 54.. V první a druhé reakční oblasti 47, 50 je umístěno po jednom zdroji 42 PECVD, například mikrovlnná anténa s příslušným napájením proudem, vždy ···»

ΦΦ φφ ·· ♦ · · · φφ φ φ φφφφ ·Φ φ φφ φ φ φφφ Φφφ φ φ φ φ φφ φ φφφφ φφ s jedním přívodem 43 pro křemíkový monomer. Podklad 41 je na obrázku uspořádán ve druhém komorovém oddíle 48. V oddíle 48 a 49 se provádí reaktivní rozprašování, přičemž v oddíle 48 je uspořádáno první rozprašovací zařízení 61 a v oddíle 49 druhé rozprašovací zařízení 62.. Rozprašovací zařízení 61. 62 disponují vždy jednou katodou 52.. Na katodách 52. je upevněn vždy jeden terčík 53. Napájení oddílů 47. 48 plynem se děje přívody 44 rozprašovacího plynu a přívody 51 v daném případě reaktivního plynu. Přeprava podkladu 41 z oddílu do oddílu se provádí otočným stolem 60. který má rovněž oddělovací plechy, aby bylo zajištěno částečné oddělení atmosfér procesního plynu v jednotlivých oddílech 47. 48. 49 a 50.. Po provedeném povlečení rozprašováním se podklad 41 přesouvá do prvního oddílu 47 a tam se v plazmě spojuje plynem vytvářejícím povlak. Po každém reakčním kroku se podklad převádí do jiné komory, až se na podkladu docílí požadovaná vícevrstvá struktura.

Claims (25)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob nanášení alespoň jedné ochranné vrstvy proti opotřebení s optickými vlastnostmi na povrchy pomocí alespoň dvou různých vylučovacích kroků, přičemž jeden krok zahrnuje plazmou podporovaný proces chemického nanášení par (CVD) pro vyloučení základní fáze ochrany proti opotřebení a druhý krok vylučování materiálu pomocí plazmové techniky nanášení par (PVD) k uložení opticky funkčních materiálů do základní fáze, vyznačující se tím, že na podklad a/nebo podkladní stůl se alespoň občas zavádí předpětí zvyšující iontové ostřelování vyloučené vrstvy.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiál vzniklý PVD procesem se chemicky ovlivňuje PECVD procesem a/nebo vyloučenou základní fází.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že oba kroky se provádějí v jedné reakční komoře.
4. 4. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že plazmou podporovaným procesem vylučování materiálu je plazmová polymerace.
5. 5. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že v plazmě jsou obsaženy monomerické uhlovodíkové sloučeniny a/nebo sloučeniny křemíku, vybrané ze skupiny sestávající z alifatických aromatických nebo olefinických uhlovodíkových sloučenin, přednostně z metanu, etanu, etylénu nebo acetylénu, organických sloučenin křemíku, sestávajících z elementů křemíku, uhlíku a vodíku nebo přídavného dusíku a/nebo kyslíku, zejména z tetrametylsilanu (TMS), hexametyldisilanu (HMDS),

   4 4 ♦ · · ·

   4« 44

   4 4 4 4

   4 4 4 4

   4 4 444 4

   4 4 4

   44 44

   4 4 4

   4 4 4

   4 4 4

   4 4 4 4

   44 44

   4 4

   4 4 • 4 4 • 4 hexametyldisilazanu (HMDS(A)), tetraortosilikátu (TEOS), dimetyldietoxysilanu (DMDEOS), metyltrimetoxysilanu (MTMOS), tetrametyldisiloxanu (TMDS(O)), divinyltetrametyldisiloxanu (VSI2), zcela obzvlášť výhodně z hexametyldisiloxanu (HMDS(O)).
6. 6. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že základní fáze ochrany proti opotřebení vede s tloušťku vrstvy k postupné změně mechanických vlastností.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že gradientem vrstvy je gradient stechiometrie a/nebo morfologie, který s tloušťkou vrstvy vede k postupné změně mechanických vlastností.
8. 8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že chemické variace atmosféry procesního plynu se nastavují poměrem plynové směsi a/nebo elektrickými parametry ozařující energie, zejména výkonem, s trváním procesu.
9. 9. Způsob podle nároků 6 a 7, vyznačující se tím, že v základní fázi ochrany proti opotřebení nastává postupně tvrdé a elastické přizpůsobování mezi podkladem a tribologickým kontaktním povrchem (povrchová vrstva) s vícevrstvou složkou.
10. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plazma se generuje mikrovlnným a/nebo vysokofrekvenčním buzením.
11. 11. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že CVD vylučování podporované mikrovlnnou plazmou se provádí pulzním mikrovlnným ozařováním.

    φ φ φφφφ • Φ ·· • φφφ * φ φ φφφφ φφφφ φφ φ φφ φ _ _ φ · φφφ φφφ φφφφ φ

    1η · · φφφ·φ φφφ φφ ·« φφφφ φφφφ·
12. 12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zavedením předpětí na podklad a/nebo podkladový stůl se zvyšuje iontové ostřelování vyloučené vrstvy.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že předpětí se provádí pulzně.
14. 14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že integrace optické funkce se provádí pomocí PVD techniky.
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že použitou PVD technikou je rozprašovací proces.
16. 16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že rozprašování se provádí zdrojem s dutou katodou.
17. 17. Způsob podle jednoho z předešlých nároků, vyznačující se tím, že sloučeniny určené k vylučování, které přebírají optickou funkci, zejména UV ochranu, se vybírají ze skupiny sestávající z oxidů, silicidů, karbidů, boridů, nitridů, sulfidů, fluoridů, selenidů, teluridů prvků čtvrté až šesté vedlejší skupiny, prvků La, Ce, Zn, In, Sn, Al, Si, Ge, Sb, Bi a/nebo jejich směsí.
18. 18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že rozprašování se provádí terčíkem, který obsahuje alespoň jednu součást nanášené sloučeniny.
19. 19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že pro rozprášení terčíku se zapaluje plazma vzácných plynů, kyslíková nebo dusíková plazma nebo plazma, která sestává ze směsi vzácných plynů a reaktivních plynů.

    ·· ·· • · • · · · • « • • • · a • Φ • ··· · 4 · • • 4 4 • • • * »4 • · • · • 4 • · ♦ • 4 • • • · ·
20. 20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že rozprášený materiál následně reaguje v reaktivní plazmě a v monomerické plazmě pro požadovanou stechiometrii.
21. 21. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že PECVD a PVD proces začínají současně.
22. 22. Způsob podle jednoho z předešlých nároků, vyznačující se tím, že oba procesy alespoň jednou následují za sebou a vytváří se větší počet podloží nebo větší počet podložních vrstev.
23. 23. Způsob podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že PVD proces se provádí tak, že v základní fázi se vytvářejí gradient koncentrace, stechiometrie a/nebo morfologie pokládaného materiálu.
24. 24. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že nejméně jedna nanášená vrstva má po elektromagnetickém ozáření v ultrafialové oblasti spektra absorpční vlastnosti.
25. 25. Způsob podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nanesené vrstvy mají rozdílné výpočtové indicie, které vedou k reflexi elektromagnetického záření v ultrafialové oblasti spektra.