DE102012112780B3

DE102012112780B3 - Optisch wirksames Schichtsystem mit transparenter Deckschicht und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102012112780B3
Application number: DE201210112780
Authority: DE
Inventors: Carsten Deus; Bernd Teichert; Jörg Neidhardt
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Alanod GmbH and Co KG
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103882405B; CN103882405A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch wirksames Schichtsystem, welches auf einem Substrat S angeordnet ist und eine Funktionsschichtanordnung zumindest mit einer Funktionsschicht sowie eine darüber angeordnete Deckschichtanordnung mit zumindest einer Deckschicht DS, DS', DS'' aus einem dielektrischen, Silizium und Sauerstoff enthaltenden Material umfasst. Um die Feuchtigkeitsresistenz des Schichtsystems ohne Verlust in der optischen Funktionalität und mechanischen und chemischen Beständigkeit zu verbessern, enthält die Deckschicht DS, DS', DS'' Silizium, Titan, Sauerstoff, Kohlenstoff und optional Wasserstoff als wesentliche Bestandteile.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisch wirksames Schichtsystem mit einer Deckschicht, welche hochtransparent ist und aus einem dielektrischen, Silizium und Sauerstoff enthaltenden Material besteht. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Für die verschiedensten Anwendungen sind unterschiedliche funktionale Schichtsysteme bekannt, die als optisch wirksames Schichtsystem einfallendes Licht auf unterschiedliche Weise und meist wellenlängenabhängig beeinflussen, d. h. reflektieren, absorbieren oder durchtreten lassen. Diese Schichtsysteme können folglich je nach Einsatzgebiet transparent, teiltransparent oder nicht transparent sein. Beispielhaft sind Solarabsorber-Schichtsysteme oder hochreflektierende Systeme, z. B. im sichtbaren Spektralbereich und nahen Infrarotbereich für solare Anwendungen oder im sichtbaren Bereich für Oberflächenveredelungen, zu nennen.
Derartige Schichtsysteme weisen meist ein System von mehreren Einzelschichten auf, die in ihrer Verbindung miteinander auf den Anwendungsfall angepasst sind. Vom Substrat aufwärts betrachtet enthalten derartige optisch wirksame Schichtsysteme zumindest eine Grundschichtanordnung, welche unter anderem der Verbindung des Systems zum Substrat sowie dem Schutz des Schichtsystems dient, eine Funktionsschichtanordnung mit zumindest einer dem Anwendungszweck entsprechenden Funktionsschicht und eine Deckschichtanordnung, die zumindest eine mechanisch und/oder chemisch stabilisierende Schutzschicht umfasst.
Der Begriff der Grund-, Funktions- oder Deck-„Schichtanordnung” umfasst im Regelfall mehr als eine Schicht, schließt aber ebenso ein, dass eine Schichtanordnung nur aus einer Einzelschicht besteht, die für sich die jeweilige Funktion realisiert. Die Zuordnung einzelner Schichten zur Grund-, Funktions-, Deck- oder weiterer Schichtanordnung ist nicht in jedem Fall eindeutig vorzunehmen, da jede Schicht sowohl auf die benachbarten Schichten als auch auf das gesamte System Einfluss hat. Allgemein erfolgt eine Zuordnung einer Schicht anhand ihrer Funktion.
Die Schicht oder Schichten der Deckschichtanordnung schließen das Schichtsystem nach oben ab und können wie auch die Grundschichtanordnung funktional das gesamte System betreffen. Eine Deckschichtanordnung umfasst zumindest eine mechanisch und/oder chemisch stabilisierende Schutzschicht. Diese kann, je nach Lage zum Lichteinfall, selbst oder durch ergänzende Schichten auch die optische Performance des Schichtsystems beeinflussen, z. B. eine Entspiegelung unter Ausnutzung von Interferenzeffekten, so dass gegebenenfalls auch in Verbindung mit einer entspiegelnden Grundschicht die Leistungsfähigkeit des Schichtsystems erhöht werden kann. Eine transparente Deckschichtanordnung besteht üblicherweise aus einer oder mehr Schichten eines dielektrischen hoch transparenten Oxids oder Nitrids eines Metalls oder eines Halbleiters, bei mehr als einer Schicht mit wechselndem Brechungsindex (hoch- und niedrigbrechend). Letzteres ist als High-Low-Deckschichtanordnung oder Wechselschichtsystem bekannt. Als hochbrechend werden bei transparenten Materialien allgemein solche Materialien bezeichnet, deren Brechungsindex im Bereich von 1,8 bis 2,7, meist sogar im Bereich von 1,9, bevorzugt von 2,0 bis 2,6 liegt. Als niedrigbrechend werden Materialien bezeichnet, die sich zu niedrigeren Brechungsindizes hin an die hochbrechenden anschließen, bis zu einem Wert von ca. 1,46. Solche hoch transparenten dielektrischen Materialien gelten als absorptionsfreie Materialien, was sie für die beschriebene optische Funktion qualifiziert.
Die Abscheidung der verschiedenen Schichtsysteme erfolgt häufig mittels physikalischer Dampfabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD), z. B. Sputtern, bei dem das Material, das abgeschieden werden soll, in fester Form vorliegt und unter Plasmaeinwirkung durch den so genannten Sputter-Effekt zur Abscheidung auf dem Substrat in den dampfförmigen Zustand gebracht wird. Die Zusammensetzung und Eigenschaften der Schichten können mittels der Targetmaterialien, der Art des Verfahrens und der Prozessparameter eingestellt werden.
Für verschiedene Schichten und Schichtsysteme erfolgt die Abscheidung mittels chemischer Dampfabscheidung mit oder ohne Plasmaunterstützung (Chemical Vapor Deposition, CVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), bei der an der Oberfläche eines Substrates aufgrund einer chemischen Reaktion aus der Gasphase eine Feststoffkomponente abgeschieden wird. Die, im Vergleich zu den PVD-Verfahren, damit verknüpfte geringere thermische Substratbelastung und die höheren Abscheideraten sind von Vorteil. Allerdings entstehen auch Schichten geringerer Härte. Das Magnetron-PECVD, bei welchem als Plasmaquelle eine Magnetron-Sputterquelle verwendet wird, ermöglicht eine weitere Erhöhung der Abscheiderate und zudem, bei Aufskalierbarkeit auf große Substrate, eine hinsichtlich der Druckbereiche, in denen die Prozesse stattfinden, verbesserte Kombinationsfähigkeit mit Sputterprozessen.
Insbesondere die Solarabsorber-Schichtsysteme und die hochreflektierenden Systeme sind in ihrem regulären Einsatz regelmäßig äußeren Bedingungen ausgesetzt, die zur Kondensation von Wasserdampf auf der beschichteten Fläche führen. Unter Feuchteeinwirkung zeigen solche Schichtsysteme Alterungserscheinungen, die sich je nach Schichtsystem im Nachlassen des Reflexionsgrades bzw. Verringerung des Absorptionsgrades und Erhöhung des thermischen Emissionsgrades oder in partiellen oder vollständigen Schichtablösungen oder Bildung von Defekten wie Löchern im Schichtsystem äußern. Derartige Schichtsysteme müssen folglich eine hohe Beständigkeit gegenüber Feuchteeinwirkung aufweisen.
Deckschichten mit hydrophoben, d. h. wasserabweisender, Eigenschaft werden beispielsweise in der EP 2 270 392 A1 (Reflektorschichtsystem) und der DE 10 2004 060982 B3 (Solarabsorber) beschrieben. Darin werden Siliziumoxid enthaltende Deckschichten, die Anteile von Kohlenstoff und Wasserstoff umfassen mittels PECVD hergestellt, die jedoch nicht die gewünschten, beständigen optischen Eigenschaften zeigen.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, optisch wirksame Schichtsysteme und Deckschichten dafür anzugeben, welche eine verbesserte Feuchtigkeitsresistenz ohne Verlust in der optischen Funktionalität und mechanischen und chemischen Beständigkeit zu bekannten Schichten aufweisen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 9 vorgeschlagen. Jeweils davon abhängige Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen.
Erfindungsgemäß weist die Deckschichtanordnung eine Deckschicht auf, welche neben Silizium, Sauerstoff, Kohlenstoff und optional Wasserstoff auch Titananteile als wesentlichen Bestandteil umfasst.
Als eine Schicht mit als wesentlich benannten Bestandteilen soll hier eine solche Materialzusammensetzung verstanden sein, dass die wesentlichen und die elektro-optischen Merkmale bestimmenden Bestandteile die ausdrücklich benannten sind. Das schließt ein, dass technologisch bedingte Verunreinigungen oder von technologisch bedingten Beimengungen, die zur Prozessführung während der Abscheidung oder zur Elektroden- bzw. Targetherstellung dienlich sind, enthalten sein können. Derartige Verunreinigungen oder technologische Beimengungen liegen meist im Bereich von kleiner 1 können aber auch einige wenige Prozent betragen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Titananteile eine Verbesserung in der Beständigkeit der optischen Eigenschaften bewirken bei zumindest gleicher Leistungsfähigkeit des Schichtsystems. Diese schützende Eigenschaft wird durch eine Schicht in der Deckschichtanordnung erzielt, die in verschiedenen Positionen der Deckschichtanordnung, bevorzugt ist es die oberste das Schichtsystem zur Umgebung abschließende Deckschicht, eingefügt werden kann.
Der Vorteil des verbesserten Schutzes ist für verschiedene optisch wirksame Schichtsysteme erzielbar, wobei er insbesondere für die hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzten Schichtsysteme zum Tragen kommt, wie bei Spiegelsytemen für die verschiedensten Anwendungen, z. B. der Oberflächenvergütung von Produkten, oder bei Solarabsorbern. Diese Schichtsysteme können den bekannten grundlegenden Aufbau aus zumindest einer Funktionsschichtanordnung und der darüber angeordneten Deckschichtanordnung aufweisen, Letztere mit der erfindungsgemäßen Deckschicht, wobei Anpassungen der weiteren Schichten der Deckschichtanordnung vorteilhaft sein können, in Abhängigkeit von der Funktionalität der jeweiligen Schicht der Deckschichtanordnung. Für die Schichtsysteme von Spiegeln oder Absorbern können folglich als Funktionsschicht eine metallische Reflexionsschicht beziehungsweise eine Absorberschicht aus CrO_x oder CrN_x oder CrO_xN_y (0 < x <= 2, 0 < y < 1) oder auch TiO_x oder TiN_x oder TiO_xN (0 < x <= 2, 0 < y <= 1) Verwendung finden, wie bekannt als Teil- oder vollständige Schicht oder auch mit gradierten Zusammensetzungen. Weiterhin können als Funktionsschichten auch nach dem Stand der Technik bekannte Metall-Keramik-Verbundschichten (Cermet-Schichten) eingesetzt werden.
Für die verschiedenen Anwendungen kann über die Anteile der Bestandteile der schützenden Deckschicht der oben angeführten Zusammensetzung eine Anpassung an die optische Funktionalität des Schichtsystems erfolgen. So können sich die Silizium- und Titananteile unterscheiden und beispielsweise der Sauerstoffanteil variieren, der durch den Stöchiometrieparameter y beschrieben ist. Entsprechend verschiedener Ausgestaltungen liegt der Sauerstoffanteil bei 1 < y ≤ 2 für Spiegel-Schichtsysteme bei der Zusammensetzung der Deckschicht von Si_xTi_1-xO_yC_zH_a und bei 0,5 < y ≤ 2 für Solarabsorber mit der Zusammensetzung der Deckschicht von Si_xTi_1-xO_yC_zH_a und die übrigen Anteile für beide Schichtsysteme bei 0 < x < 1, 0 ≤ z ≤ 2 und 0 <= a <= 2·z.
Mittels der erfindungsgemäßen Deckschicht sind sowohl die gewünschte mechanische und chemische Beständigkeit zu erzielen, als auch die optischen Eigenschaften des gesamten Schichtsystems zu beeinflussen. So eignet sich die Deckschicht aufgrund ihrer hochtransparenten Eigenschaft und ihres einstellbaren Brechungsindexes, sowohl als Einzelschicht als auch als so genanntes Wechselschichtsystem mit wechselndem Brechungsindex, auch für reflexionsmindernde Maßnahmen. So ist mittels der Anteile von Silizium zu Titan der Brechungsindex je nach Anwendung und Schicht als hoch- oder niedrigbrechend einstellbar. Durch den Sauerstoffanteil sowie die C_zH_a-Beimengungen kann zudem die Absorption bzw. Transparenz der Schicht beeinflusst werden, wobei bei Y-Werten von deutlich kleiner 2 die absorbierende Wirkung deutlich zunimmt und im Bereich von y ≈ 2 die Schicht transparent ist. Der Wasserstoffanteil a bestimmt, ob eher transparente polymerartige Beimengungen z. B. [-CH2-]n-Ketten oder eher absorbierender Kohlenstoff als Beimengung vorhanden ist. Polymerartige Beimengungen reduzieren generell die Härte der Schicht und führen zu Hydrophobie.
Dementsprechend kann beispielsweise für das Spiegelsystem die erfindungsgemäße Deckschicht als niedrigbrechende Schicht, deren Brechungsindex für das hier betrachtete Schichtsystem mit kleiner 1,6 (bei einer Wellenlänge von 550 nm) ausgeführt ist. Eine solche niedrigbrechende transparente Schicht wird mit einer Zusammensetzung von Si_xnTi_1-xnO_ynC_znH_an mit den Stöchiometrieparametern 0,5 < xn < 1, 1 < yn ≤ 2, 0 ≤ zn ≤ 2 und 0 <= an <= 2·zn hergestellt. Die Parameter xn, yn, zn und an stellen dabei die Variation der Stöchiometrieparameter x, y, z und a dar, die für eine niedrigbrechende Schicht eingestellt werden.
Eine solche niedrig brechende Schicht wird zur Erzeugung einer reflexionsmindernden, destruktive Interferenz nutzenden Deckschichtanordnung mit einer oberhalb der niedrigbrechenden Schicht angeordneten hochbrechenden transparenten Schicht kombiniert, wobei deren Brechungsindex bei Werten von größer 1,9 (bei einer Wellenlänge von 550 nm) liegt. Für eine solche hochbrechende Schicht liegen die Stöchiometrieparameter im Bereich von 0 < xh < 0,5, 1 < yh ≤ 2 und 0 ≤ zh ≤ 2 und 0 <= ah <= 2·zh, wobei xh, yh, zh und ah die Parameter der hochbrechenden Schicht und Si_xhTi_1-xhO_yhC_zhH_ah deren Zusammensetzung bezeichnet.
Zur Herstellung des optisch wirksamen Schichtsystems werden dessen einzelne Schichten je nach Art und Aufbau des Schichtsystems nacheinander, beispielsweise in einer Durchlaufbeschichtungsanlage, alternativ auch in Batch- oder Clusteranlagen mittels eines geeigneten PVD- oder CVD-Beschichtungsverfahrens auf einem Substrat abgeschieden. Die erfindungsgemäße Deckschicht erfolgt durch Abscheidung mittels PECVD.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Abscheidung der erfindungsgemäße Deckschicht unter Verwendung einer Titan enthaltenden Elektrode. Dies erlaubt es, die bekannten und erprobten PECVD-Verfahren mit den beschriebenen hohen Abscheideraten zu verwenden und die Titananteile über den Abtrag jener Elektrode vollständig oder zumindest teilweise bereitzustellen, welche zur Plasmaerzeugung verwendet wird. Ergänzend oder alternativ können auch Silizium-Anteile mittels einer Silizium enthaltenden Plasmaelektrode dem Prozess zugeführt werden. Die Zuführung des Siliziums und/oder des Titans kann zumindest ergänzend zur Plasmaelektrode auch mittels des Precursorgases erfolgen. Welche Art und Kombination der Materialführung gewählt wird, hängt maßgeblich durch die herzustellende Zusammensetzung der Deckschicht und der weiteren für die Abscheidung des Schichtsystems verwendeten Verfahren und nicht zuletzt auch vom Substrat ab, das die mögliche thermische Belastung und, meist über dessen Größe, eine effektive und homogene Abscheidung bestimmt. Kohlenstoff und Wasserstoff der Zusammensetzung werden in bekannter Weise über einen geeigneten Precursor zugeführt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 ein Spiegelschichtsystem mit einer erfindungsgemäßen Deckschicht,
2 eine Vorrichtung zur Abscheidung der erfindungsgemäßen Deckschicht und
3 eine Vorrichtung zur Abscheidung der erfindungsgemäßen Deckschicht.
Das Spiegelsystem gemäß 1 dient der Herstellung einer hochreflektierenden Oberfläche eines Produkts, allgemein als Substrat S bezeichnet, wie sie zur Verbesserung der Reflexionseigenschaften der Produktoberflächen verwendet werden.
Unmittelbar auf dem Substrat S ist eine Hartstoff- und/oder Glättungsschicht GS angeordnet. Die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht GS kann vorteilhaft eine Oxidschicht sein, die beispielsweise durch Anodisieren gebildet ist. Weiter vorteilhaft kann die Hartstoff- und/oder Glättungsschicht GS eine Lackschicht sein.
Über der Hartstoff- und/oder Glättungsschicht GS ist eine Haftvermittlerschicht HS angeordnet. Diese besteht vorteilhaft aus einem Metall, Metalloxid, Metallnitrid oder einer Mischung dieser Stoffe. Vorteilhaft enthält die Haftvermittlerschicht HS einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Chrom, Molybdän, Zink, Titan, Zinn, Aluminium, Silizium. Hartstoff- und/oder Glättungsschicht GS und Haftvermittlerschicht HS bilden die Grundschichtanordnung. Sie sind optional und können beide entfallen oder auch nur eine davon.
Über der Grundschichtanordnung folgt die Funktionsschichtanordnung. Sie umfasst eine erste funktionelle Reflexionsschicht RS. Diese kann vollständig reflektierend oder teilreflektierend sein und aus Metall oder einer Metalllegierung bestehen, die einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe Kupfer, Nickel, Aluminium, Titan, Molybdän, Zinn enthält. Darüber kann eine zweite funktionelle Reflexionsschicht (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die zweite funktionelle Reflexionsschicht kann aus Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise Silber oder einer Silberlegierung, bestehen.
Über der Funktionsschichtanordnung folgt die Deckschichtanordnung, die im Ausführungsbeispiel zwei Deckschichten umfasst. Die erste transparente dielektrische Deckschicht DS' besteht aus einem niedrig brechenden Si_xnTi_1-xnO_ynC_znH_an. Über der ersten transparenten dielektrischen Deckschicht DS ist eine zweite transparente dielektrische Deckschicht DS'' angeordnet. Diese ist hochbrechend und kann beispielsweise aus Titanoxid bestehen.
Alternativ kann die erfindungsgemäße Deckschicht DS' auch als oberste, das Schichtsystem abschließende Schicht der Zusammensetzung Si_xhTi_1-xhO_yhC_zhH_ah angeordnet sein. Oder beide Deckschichten bestehen aus einem Si_xTi_1-xO_yC_zH_a, die untere als niedrigbrechend und die obere als hochbrechend ausgebildet. Die Stöchiometrieparameter der hochbrechenden Deckschicht können beispielhaft, jedoch nicht beschränkend, die Werte x = 0,1, y = 1,95 und z = 0,4 und der niedrigbrechenden Deckschicht die Werte x = 0,9, y = 1,95 und z = 0,1 annehmen.
2 stellt ein Schichtsystem eines Solarabsorbers unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Deckschicht DS dar, die hier als Entspiegelungs- und Schutzschicht dient.
Ziel der Absorber-Schichtsysteme ist es, die einfallende Solarstrahlung, die im Wesentlichen Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts und des nahem Infrarots (0,3 μm–2,5 μm) umfasst, selektiv zu absorbieren, um Wärme maximal aufzunehmen und an ein Übertragungsmittel, das thermisch mit dem Absorber verbunden ist, zur Ableitung abzugeben und gleichzeitig möglichst wenig Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich > 2,5 μm als Eigenabstrahlung zu emittieren. Wegen der Äquivalenz von Absorptions- und Emissionsgrad und der für intransparente Materialien gültigen Aussage, dass sich für die Summe von Absorptions- und Reflexionsgrad stets der Wert 1 ergibt, soll das Schichtsystem die solare Strahlung im hohen Maß absorbieren und so gering wie möglich reflektieren und im Bereich der Infrarotstrahlung (> 2,5 μm) ein dazu entgegengesetztes Absorptions- und Reflexionsverhalten zeigen.
Einige der bekannten Solarabsorber-Schichtsysteme verwenden als Absorber Chromoxid enthaltende Materialien, wobei der Absorber auch aus mehreren Teilschichten bestehen kann, die neben Sauerstoffverbindungen des Chroms auch Stickstoff- und/oder Kohlenstoffverbindungen davon aufweisen können. Um die erzielbare Absorption zu erhöhen und dies auch für möglichst lange Zeiträumen aufrechtzuerhalten werden immer komplexere Systeme entwickelt.
Zur Herstellung eines Solarabsorber-Schichtsystems wird auf einem Substrat S, der z. B. aus einem Aluminium-Band besteht, optional auf einer das Substrat S schützenden und glättenden und die Haftung der weiteren Schichten verbessernden Zwischenschicht ZS, z. B. aus Al₂O₃, zunächst eine Infrarotstrahlung reflektierende Schicht IR abgeschieden. Als IR-reflektierende Schichten IR sind z. B. Edelmetallschichten bekannt, wie auch Kupfer, Chrom, Aluminium oder Molybdän. Sie weisen aufgrund ihrer hohen IR-Reflexion eine geringe Emissivität in dem Wellenlängenbereich auf, wodurch die Abstrahlung von Wärme reduziert und damit die Ableitung der Wärme in das Übertragungsmittel unterstützt wird. Auch die IR-reflektierende Schicht IR ist optional, beispielsweise, wenn das Substrat selbst IR-reflektierend ist (nicht dargestellt), z. B. aus Kupfer besteht.
Über der IR-reflektierenden Schicht IR oder dem IR-reflektierenden Substrat folgt die Absorberschicht A, die im Ausführungsbeispiel aus einer Teilschicht A' aus stöchiometrischem CrN und einer Teilschicht A'' aus CrO_xN_y mit beispielsweise x = 1,8 und y = 0,1 besteht.
Über der Absorberschicht A wird eine, optional auch mehrere entspiegelnde und schützende Deckschichten DS der Zusammensetzung Si_xTi_1-xO_yC_zH_a abgeschieden mit beispielhaft, jedoch nicht beschränkend, x = 0,9, y = 1,6, z = 0,4 und a = 0,8.
In 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, die zur Abscheidung der Deckschicht mittels PECVD verwendet wird und innerhalb einer Vakuumkammer (nicht dargestellt) angeordnet ist.
Zur Behandlung wird ein Substrat S mittels einer Transportvorrichtung, die aufeinanderfolgende Walzen 30 unterhalb des Substrats S aufweist, in einer Transportrichtung 31 durch die Vorrichtung transportiert und dabei behandelt. Das Substrat S liegt auf Massepotential und dient bezogen auf die Gegenelektrode 33 als Substratelektrode 32.
Die Vorrichtung umfasst weiter ein Magnetsystem 34 zur Erzeugung der ersten ringförmigen Plasmazone 35 der Magnetronentladung über dem Substrat S. Das Magnetsystem 34 umfasst zu diesem Zweck einen zentralen Nordpol N, der ringförmig von einem Südpol S umschlossen ist. Über den Polen bildet sich ein in sich geschlossener Magnettunnel aus, dessen Magnetfeldlinien 36 durch gestrichelte Linien dargestellt sind.
Über dem Substrat S, im Bereich des besagten ersten Magnetsystems 34, ist ein trogförmiger, zum Substrat S hin offener Anodenkasten 37 angeordnet. Der Anodenkasten 37 umfasst die in seinem Inneren angeordnete, elektrisch mit dem Anodenkasten 37 verbundene Gegenelektrode 33, die umlaufend und mit einigen Winkeln Abweichung parallel zu den Seitenwänden des Anodenkastens 37 verläuft. Die Gegenelektrode 33 umschließt den durch die erste Plasmazone 35 über dem Substrat S gebildeten Behandlungsbereich durchgehend. Der Anodenkasten 37 und damit die Gegenelektroden 33 sind mit einer Stromversorgung 39 verbunden, die beides auf positives Hochspannungspotential legt, so dass die Gegenelektrode 33 als Anode und das Substrat S, das im Ausführungsbeispiel als Substratelektrode 32 dient, als Kathode der Plasmaentladung wirkt.
Die Außenseite des Anodenkastens 37 ist von einem ebenfalls trogförmigen Abschirmungskasten 40 umhüllt. Der Abstand des Abschirmungskastens 40 zum Anodenkasten 37 ist überall kleiner als die bei dem herrschenden Prozessdruck im Arbeitsgas sich einstellende Dunkelfeldlänge. Der Abschirmkasten 40 ist mit einem Abstand von wenigen Zentimetern über dem Substrat S angeordnet und wird zum Substrat hin durch eine Blende 41 abgeschlossen.
Auf der Blende 41 an ihrem zur besagten Plasmazone 35 weisendem Rand ein Gaseinlass 42 angeordnet, der der Zufuhr von Reaktivgas, z. B. Sauerstoff, dient und eine Vielzahl über die Substratbreite verteilte düsenartige Ausgänge aufweist. Die Ausgänge sind in Richtung Substrat S gerichtet, so dass das Reaktivgas (dargestellt durch Pfeile) zum Substrat S und durch die Plasmazone 35 strömt.
Im Inneren des Anodenkastens 37 ist ein axial angeordneter weiterer Gaseinlass 42 für das Arbeitsgas des Prozesses, z. B. Argon, ausgebildet, dessen Ausgang oberhalb einer Prallplatte 43 mündet. Die Prallplatte 43 liegt oberhalb der Gegenelektrode 33 nah an der Wandung des Anodenkastens 37 und im Wesentlichen parallel zum Substrat S, so dass sich einströmendes Argeitsgas (dargestellt durch Pfeile) seitlich in Richtung der Gegenelektrode 33 verteilt und dem Prozess bereitgestellt wird.
In dem Spalt zwischen der Blende 41 und dem Substrat S ist eine Absaugung 44 angeordnet, die mehrere lamellenartig ausgebildete Leitbleche umfasst, die im Wesentlichen parallel zur Blende 41 und zum Substrat S verlaufen.
Der Abschirmkasten 40, die Blende 41, die Lamellen der Absaugung 44 und die Prallplatte 43 liegen auf Massepotential. Alternativ können diese Bauteile auch floatend ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

S: Substrat
GS: Hartstoff- und/oder Glättungsschicht
HS: Haftvermittlerschicht
RS: Reflexionsschicht
DS, DS', DS'': Deckschicht
ZS: Zwischenschicht
IR: IR-reflektierende Schicht
AS: Absorberschicht
AS', AS'': Teilschichten der Absorberschicht
30: Walzen
31: Transportrichtung
32: Substratelektrode
33: Gegenelektrode
34: Magnetsystem
35: Plasmazone
36: Magnetfeldlinien
37: Anodenkasten
39: Stromversorgung
40: Abschirmkasten
41: Blende
42: Gaseinlass
43: Prallplatte
44: Absaugung

Claims

Optisch wirksames Schichtsystem, welches ein Solarabsorber-Schichtsystem oder ein Spiegel-Schichtsystem ist, auf einem Substrat (S) angeordnet ist und eine Funktionsschichtanordnung zumindest mit einer Funktionsschicht sowie eine darüber angeordnete Deckschichtanordnung mit zumindest einer Deckschicht (DS, DS', DS'') aus einem dielektrischen, Silizium und Sauerstoff enthaltenden Material umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (DS, DS', DS'') Silizium, Titan, Sauerstoff, Kohlenstoff und optional Wasserstoff als wesentliche Bestandteile enthält.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem ein Solarabsorber-Schichtsystem ist, welches in der Funktionsschichtanordnung eine Absorberschicht (AS) umfasst und deren Deckschicht (DS, DS', DS'') der Zusammensetzung Si_xTi_1-xO_yC_zH_a die Stöchiometrieparameter 0 < x < 1, 0,5 < y ≤ 2, 0 ≤ z ≤ 2 und 0 <= a <= 2·z aufweist.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (AS) zumindest eine Teilschicht (AS', AS'') der Zusammensetzung CrO_x oder CrN_x oder CrO_xN_y oder der Zusammensetzung TiO_x oder TiN_x oder TiO_xN_y aufweist.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem ein Spiegel-Schichtsystem ist, welches in der Funktionsschichtanordnung eine metallische Reflexionsschicht (RS) umfasst und deren Deckschicht (DS, DS', DS'') der Zusammensetzung Si_xTi_1-xO_yC_zH_a die Stöchiometrieparameter 0 < x < 1, 1 < y ≤ 2, 0 ≤ z ≤ 2 und 0 <= a <= 2·z aufweist.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtanordnung zumindest eine niedrigbrechende transparente Schicht umfasst, mit einem Brechungsindex von kleiner 1,6 bei einer Wellenlänge von 550 nm.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass besagte niedrigbrechende transparente Schicht eine Deckschicht (DS, DS', DS'') der Zusammensetzung Si_xnTi_1-xnO_ynC_znH_an mit den Stöchiometrieparametern 0,5 < xn < 1, 1 < yn ≤ 2 und 0 ≤ zn ≤ 2 ist.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichtanordnung oberhalb besagter niedrigbrechender Schicht eine hochbrechende transparente Schicht umfasst, mit einem Brechungsindex von größer 1,9 bei einer Wellenlänge von 550 nm.
Optisch wirksames Schichtsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass besagte hochbrechende transparente Schicht eine Deckschicht (DS, DS', DS'') der Zusammensetzung Si_xhTi_1-xhO_yhC_zhH_ah mit den Stöchiometrieparametern 0 < xh < 0,5, 1 < yh ≤ 2 und 0 ≤ zh ≤ 2 ist.
Verfahren zur Herstellung eines optisch wirksamen Schichtsystems nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schichten des Schichtsystems nacheinander auf einem Substrat (S) durch PVD und/oder CVD und eine Deckschicht (DS, DS', DS'') der Zusammensetzung Si_xTi_1-xO_yC_zH_a durch PECVD hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung eines optisch wirksamen Schichtsystems nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Plasmaerzeugung besagter Deckschicht (DS, DS', DS'') zumindest eine Titan enthaltende Elektrode verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines optisch wirksamen Schichtsystems nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem PECVD-Prozess zur Herstellung besagter Deckschicht (DS, DS', DS'') zumindest ein Titan enthaltender Precursor zugeführt wird.