DD225860A3 - Verfahren zur herstellung selektiv reflektierender titannitridschichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung selektiv reflektierender Titannitridschichten mittels reaktiver DC-Plasmatron-Zerstaeubung auf Glas oder Kunststoffolien als reflektierende, Schutz- oder Dekorationsschichten. Das Ziel der Erfindung ist das Beschichten dielektrischer Werkstoffe mit TiN, um neue Anwendungsgebiete zu erschliessen. Die Aufgabe, die Beschichtung bei Substrattemperaturen von kleiner 150C durchzufuehren, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass das Reaktivgas in den Bereich hoechster optischer Dichte bzw. Strahlungsintensitaet des Plasmas eingelassen wird. Die leitbahnbezogene Leistungsdichte betraegt am Target ueber 40 W cm 1.

Description

Verfahren zur Herstellung selektiv reflektierender Titannitridschichten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selektiv reflektierenden Titannitridschichten (TiU ) mittels reaktiver DC-PIasmatron-Zerstäubung auf dielektrischen Substraten. Solche TiH -Schichten finden Anwendung als lichttransparente und IR-reflektierende Schichten auf großflächigen Glasscheiben oder Kunststoffolien zum Zwecke des Sonnenschutzes bzw. der Energieeinsparung für Gebäude oder als Schutz- und Dekorationsschichten auf unterschiedlich geformten Teilen, vorzugsweise aus Glas oder Kunststoffen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, TiN -Schichten als Hartstoffschichten in der Werkzeugindustrie und als Dekorationsschichten in der Uhrenindustrie mittels verschiedener chemischer und physikalischer Abscheideverfahren herzustellen. Alle diese Verfahren liefern die erforderlichen Schichteigenschaften nur bei Substrattemperaturen y 300 ⁰C. Bei den physikalischen Abscheideverfahren, die ausschließlich im Vakuum durchgeführt werden, wird außerdem eine negative Vorspannung des Substrates in der Größenordnung von 100 V benötigt. Diese Vorspannung dient dazu, die durch spezielle Maßnahmen gebildeten Ti- bzw. N-Ionen auf das Substrat zu beschleunigen und dadurch die für den jeweiligen Zweck erforder-

lichen Schichteigenschaften zu erzeugen.

Diese üblichen Verfahren haben den Nachteil, daß sie zum Aufstäuben von TiN -Schichten auf dielektrische Substrate nicht geeignet sind, da eine Polung des Substrats nicht möglich ist und derartig hohe Substrattemperaturen zur Beschädigung desselben führen.

Ziel der Erfindung;

'Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem temperaturempfindliche dielektrische Werkstoffe mit einer selektiv reflektierenden TiN -Schicht versehen werden können, um bisher nicht mögliche Anwendungsgebiete erschließen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem TiN -Schichten bei Substrattemperaturen —150 G auf dielektrischen Substraten abgeschieden werden, damit kurze Aufheiz- und Abkühlzeiten auftreten und bei großflächigen Glassubstraten der Bruch durch Überhitzung reduziert werden kann. Diese Schichten sollen die dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechenden physikalischen und chemischen Eigenschaften haben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels reaktivem DC-Plasmatron-Zerstäuben von Ti-Targets in Argon-Stickstoff-Gasgemischen dadurch gelöst, daß die Stickstoffgaszufuhr in unmittelbarer Nähe und in Richtung der Plasmazonen höchster optischer Dichte oder optischer Strahlungsintensität, die charakteristisch für die Anregung des Reaktivgases sind, erfolgt. Die leitbahnbezogene Leistungsdichte wird auf mindestens 40 W cm" eingestellt. Unter Leitbahn ist die Linie höchster Targeterosion innerhalb des Zerstäubungsbereiches zu verstehen.

Die Stickstoffgaszufuhr erfolgt aus dem Grund in Bereiche höchster optischer Dichte, da hier eine sehr hohe Dichte angeregter Stickstoffteilchen vorliegt, die wiederum eine notwendige Voraussetzung für eine hohe Reaktionswahrscheinlichkeit zwischen Ti- und IT-Atomen auf dem Substrat hei niedrigen Substrattemperaturen ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die notwendige Dichte angeregter Teilchen hei einer leitbahnbezogenen Leistungsdichte von > 40 W cm am Target erreicht wird. Die räumliche Lage der Bereiche höchster optischer Dichte bzw. Strahlungsintensität sind u. a. abhängig vonjder Magnetfeldstärke, der elektrischen Feldstärke sowie dem Totaldruck bzw. dem Partialdruck des Reaktivgases.

Es ist vorteilhaft, für große Beschichtungswinkel, d. h. kleinem Verhältnis von Target zur Substratfläche und für möglichst geringe Aufheizung der Substrate während der Beschichtung und bei Gasdrücken -^- 3 · '\0~^D mbar, die Substrate in einem Abstand bis max. 400 mm zum Bereich der höchsten optischen Strahlungsintensität zu bewegen.

Ausführung· sb ei spi el

Zur kontinuierlichen Beschichtung von 1,50 a breiter Polyesterfolie in einer Luft-zu-Luft-Durchlaufanlage mit 30 % lichtdurchlässigem und 70 % IR-reflektierendem TiIT wird die Folie über ein 1,80 m breites Plasmatron in 250 mm Abstand zum Ti-Target geführt. Die Plasmatronentladungsleistung beträgt 20 kW. Zur reaktiven DC-Zerstäubung wird Argon bis·zu ·

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einem Druck von 3 · 10 mbar in bekannter Art und Weise eingelassen, während die Stickstoffgaszufuhr über ein geeignetes Gaszuführungssystem injden Bereich und in Richtung höchster sichtbarer Strahlung sin'ten si tat, im Wellenlängengebiet zwischen 600 nm und 700 mn der Argon-Stickstoff-Plasmatronentladung, erfolgt. Dieser Bereich liegt bei dem verwendeten Plasmatron in etwa SO mm Entfernung von der Targetoberfläche.

Claims (2)

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung selektiv reflektierender Titannitridschichten auf Glas oder Kunststoff durch reaktives DC-Plasmatron-Zerstäuben von Ti-Targets im Argon-Stickstoff-Gemiscli, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktivgas in den Bereich höchster optischer Dichte oder optischer Strahlungsintensität des Plasmas bei einer leitbahnbezogenen Leistungsdichte am Target von > 40 W cm geführt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Substrate bei einem Gasdruck von -^ 3 · 10~^ mbar im Abstand von max. 400 mm über, dem Bereich der höchsten optischen Strahlungsintensität beschichtet werden.