DE102014108651B4 - Infrared radiation reflecting layer system with high stability against mechanical stress and method for its production - Google Patents

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Abstract

Infrarotstrahlung reflektierendes Schichtsystem auf einem transparenten, dielektrischen Substrat (S) mit folgenden transparenten Schichtanordnungen, vom Substrat (S) aufwärts betrachtet: – einer Grundschichtanordnung (GA) mit mindestens einer dielektrischen Grundschicht (GAG) aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung, – einer Funktionsschichtanordnung (FA) mit einer zinkoxidhaltigen Keimschicht (FAK) und einer darüber angeordneten silberbasierten Funktionsschicht (FAF), – wobei die Funktionsschicht (FAF) aus mehreren Teilschichten (FAFT1, FAFT2, ...) mit unterschiedlicher mittlerer Oxidationszahl des Silbers oder als Gradientenschicht mit gradierender mittlerer Oxidationszahl des Silbers aufgebaut ist, wobei ausgehend von einer nicht-oxidierten Silberschicht die mittlere Oxidationszahl in Richtung Substrat zunimmt, – einer Deckschichtanordnung (DA) mit mindestens einer dielektrischen Deckschicht (DAD) aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung.Infrared radiation reflecting layer system on a transparent, dielectric substrate (S) with the following transparent layer arrangements, viewed from the substrate (S) upwards: - a base layer arrangement (GA) with at least one dielectric base layer (GAG) of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, a Semiconductor or a semiconductor alloy, - a functional layer arrangement (FA) with a zinc oxide-containing seed layer (FAK) and an overlying silver-based functional layer (FAF), - wherein the functional layer (FAF) of several sub-layers (FAFT1, FAFT2, ...) with different mean Oxidation number of the silver or is constructed as a gradient layer with grading mean oxidation number of silver, starting from a non-oxidized silver layer, the average oxidation number increases towards substrate, - a cover layer arrangement (DA) with at least one dielectric cover layer (DAD) of a nitrile d, oxide or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) reflektierendes Schichtsystem auf einem transparenten, dielektrischen Substrat sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtsystems. The invention generally relates to an infrared radiation (IR radiation) reflecting layer system on a transparent, dielectric substrate and to a method for producing such a layer system.

Funktionell ist ein IR-Strahlung reflektierendes Schichtsystem, nachfolgend auch nur als Schichtsystem bezeichnet, durch seine niedrige Emissivität und das damit verbundene hohe Reflektionsvermögen sowie eine geringe Transmission im spektralen IR-Bereich (Wellenlängen von >> 3 µm) gekennzeichnet. Gleichzeitig soll eine hohe (Low-E-Schichtsysteme) oder gezielt verminderte Transmission (Low-E-Sun-Schichtsysteme) im Bereich des sichtbaren Lichts erzielt werden. Das Schichtsystem weist somit einen steilen Abfall der Transmission und einen starken Anstieg der Reflexion im Übergang vom sichtbaren Licht zum nahen Infrarot auf. Aufgrund ihres Emissionsverhaltens werden solche Schichtsysteme allgemein als Low-E-Schichtsysteme bezeichnet. Functionally, an IR radiation-reflecting layer system, hereinafter also referred to only as a layer system, characterized by its low emissivity and the associated high reflectivity and low transmission in the spectral IR range (wavelengths of >> 3 microns). At the same time a high (low-E layer systems) or targeted reduced transmission (low-E-Sun layer systems) in the visible light range should be achieved. The layer system thus has a steep drop in transmission and a large increase in reflection in the transition from visible light to near infrared. Due to their emission behavior, such layer systems are generally referred to as low-E layer systems.

Ein Schichtsystem weist zur Erzielung der beschriebenen Eigenschaften transparente, funktionell unterscheidbare Schichtanordnungen auf. A layer system has transparent, functionally distinguishable layer arrangements in order to achieve the described properties.

Der Begriff der „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. Eine solche Schichtanordnung kann sowohl homogene Einzelschichten als auch solche mit graduellen Schwankungen der Zusammensetzung über die Schichtdicke, so genannte Gradientenschichten umfassen. Die Zuordnung einzelner Schichten zu den Schichtanordnungen ist nicht in jedem Fall eindeutig vorzunehmen, da jede Schicht sowohl auf die benachbarten Schichten als auch auf das gesamte System Einfluss hat. Die Zuordnung einer Schicht zu einer bestimmten Schichtanordnung erfolgt anhand ihrer Funktion. The term "layer arrangement" as a rule comprises more than one layer, but also includes that a layer arrangement consists only of a single layer, which realizes the respective function. Such a layer arrangement can comprise both homogeneous individual layers and those with gradual variations of the composition over the layer thickness, so-called gradient layers. The assignment of individual layers to the layer arrangements is not always unambiguous, since each layer has an influence on the adjacent layers as well as on the entire system. The assignment of a layer to a specific layer arrangement is based on their function.

Allgemein umfasst ein Schichtsystem vom Substrat aufwärts betrachtet zunächst eine Grundschichtanordnung, welche primär als Mittler zwischen dem Substrat und der weiteren Schichtenfolge, insbesondere der Haftung des Systems auf dem Substrat, dient. Die Schichten der Grundschichtanordnung können auch die Eigenschaften des Schichtsystems als Ganzes beeinflussen, wie z. B. die chemische und/oder mechanische Beständigkeit, sowie der Einstellung optischer Eigenschaften und der Entspiegelung dienen. In general, a layer system, viewed from the substrate upwards, initially comprises a base layer arrangement which serves primarily as a mediator between the substrate and the further layer sequence, in particular the adhesion of the system to the substrate. The layers of the base layer arrangement can also influence the properties of the layer system as a whole, such. As the chemical and / or mechanical resistance, as well as the adjustment of optical properties and the anti-reflection serve.

Über der Grundschichtanordnung folgt eine Funktionsschichtanordnung, welche mindestens eine, üblicherweise metallische, Funktionsschicht als IR-Reflexionsschicht sowie optional weitere Schichten, beispielsweise metallische ( EP 1463689 B1 ) oder dielektrische ( EP 1851354 B1 ) Blockerschichten, umfasst. Die ergänzenden Schichten unterstützen die Funktion der IR-Reflexionsschicht und ermöglichen die Beeinflussung der optischen und damit verknüpften elektrischen Eigenschaften sowie der chemischen und mechanischen Eigenschaften der Funktionsschicht und/oder dienen der Haftungsverbesserung. So ist es insbesondere bekannt, dass mittels einer Keimschicht der Flächenwiderstand der darüber abgeschiedenen Funktionsschicht herabgesetzt und damit deren IR-Reflexion positiv beeinflusst werden kann, indem die Keimschicht das Wachstum der Funktionsschicht positiv beeinflusst. Overlying the base layer arrangement is a functional layer arrangement which comprises at least one, usually metallic, functional layer as the IR reflection layer and optionally further layers, for example metallic ( EP 1463689 B1 ) or dielectric ( EP 1851354 B1 ) Blocker layers. The complementary layers support the function of the IR reflection layer and allow influencing the optical and associated electrical properties as well as the chemical and mechanical properties of the functional layer and / or serve to improve the adhesion. It is thus known, in particular, that the surface resistance of the functional layer deposited there above is reduced by means of a seed layer and its IR reflection can thus be positively influenced by the seed layer having a positive influence on the growth of the functional layer.

Die hohe Reflexion im IR-Bereich wird für die genannten Schichtsysteme allgemein durch eine oder mehrere, üblicherweise metallische, Funktionsschichten erzielt. In der Regel wird die oben beschriebene Flanke im spektralen Transmissions- und Reflexionsverhalten mit steigender Zahl der IR-reflektierenden Funktionsschichten steiler, das heißt die Selektivität steigt, weshalb zunehmend Schichtsysteme mit zwei oder mehr Funktionsschichten verwendet werden. Dies stellt allerdings erhöhte Anforderungen an die Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen sowie an nachgelagerte Prozessschritte bei der Weiterverarbeitung der beschichteten Substrate. The high reflection in the IR range is generally achieved for the said layer systems by one or more, usually metallic, functional layers. As a rule, the edge described above in the spectral transmission and reflection behavior becomes steeper with increasing number of the IR-reflecting functional layers, that is to say the selectivity increases, which is why layer systems with two or more functional layers are increasingly being used. However, this places increased demands on the production and processing conditions as well as on downstream process steps in the further processing of the coated substrates.

Zur Herstellung von niedrig emittierenden Schichtsystemen für Architekturglasanwendungen wird in der Regel reines Silber oder Silberlegierungen als Material für die Funktionsschicht verwendet. Dieses Material hat schon bei geringen Schichtdicken besonders im Infrarotbereich eine hohe Reflexion, verbunden mit einer geringen Absorption im sichtbaren Spektralbereich des Lichtes. Ein einfaches Low-E-Schichtsystem enthält üblicherweise eine etwa 10–15 nm dicke Silberschicht. Zudem sind Silberoxidschichten zur Reflexion und Absorption von UV-Strahlung, beispielsweise aus der US 2002/0068167 A1 bekannt. Pure silver or silver alloys are typically used as the material for the functional layer to produce low-emissivity layer systems for architectural glass applications. This material has high reflectivity even at low layer thicknesses, especially in the infrared range, combined with low absorption in the visible spectral range of the light. A simple low-E layer system usually contains an approximately 10-15 nm thick silver layer. In addition, silver oxide layers for reflection and absorption of UV radiation, for example from the US 2002/0068167 A1 known.

Im Verlauf der Abscheidung, der Verwendung und in verschiedenen Anwendungsfällen auch während der nachfolgenden Bearbeitung des abgeschiedenen Schichtsystems kommt es, häufig aufgrund der damit verknüpften Temperaturbelastungen, zu verschiedenen, das Reflexionsvermögen der Funktionsschicht und die Transmission des Schichtsystems ändernden Vorgängen, insbesondere zur Diffusion von Bestandteilen der Schichten der Grund- oder Deckschichtanordnung in die Funktionsschicht und umgekehrt. Infolgedessen können Oxidationsprozesse die Funktion der Funktionsschicht negativ beeinflussen. In the course of deposition, use and in various applications, including during the subsequent processing of the deposited layer system occurs, often due to the associated temperature stresses, to various, the reflectivity of the functional layer and the transmission of the layer system changing processes, in particular for the diffusion of components Layers of the base or cover layer arrangement in the functional layer and vice versa. As a result, oxidation processes can adversely affect the function of the functional layer.

Zur Vermeidung solcher Diffusions- und Oxidationsvorgänge können angrenzend zur Funktionsschicht ein- oder beidseitig Blockerschichten eingefügt werden, die als Puffer für die diffundierenden Komponenten dient. Diese Blockerschichten sind entsprechend der zu erwartenden Temperaturbelastung strukturiert und angeordnet und schützen die empfindliche, oft sehr dünne Funktionsschicht vor dem Einfluss benachbarter Schichten. Durch das Einfügen der Blockerschichten können insbesondere die Oxidation der Funktionsschicht sowie die damit zusammenhängende Zunahme des Flächenwiderstandes oder auch starke Farbverschiebungen des Schichtsystems während der Beschichtungsprozesse selbst oder infolge eines Temperprozesses verhindert werden. To avoid such diffusion and oxidation processes may adjacent to Functional layer one or both sides blocking layers are inserted, which serves as a buffer for the diffusing components. These blocker layers are structured and arranged according to the expected temperature load and protect the sensitive, often very thin functional layer against the influence of adjacent layers. By inserting the blocking layers, it is possible, in particular, to prevent the oxidation of the functional layer and the associated increase in sheet resistance or even pronounced color shifts of the layer system during the coating processes themselves or as a result of an annealing process.

Als Blockerschichten sind z. B. Nickel und/oder Chrom enthaltende Schichten bekannt, welche die IR-reflektierenden Silberschichten einschließen ( DE 035 43 178 A1 , EP 0 999 192 B1 , US 2004/0180214 A1 und EP 1 174 397 A2 ) oder sie zumindest einseitig schützen. As blocking layers z. B. nickel and / or chromium containing layers which include the IR-reflecting silver layers ( DE 035 43 178 A1 . EP 0 999 192 B1 . US 2004/0180214 A1 and EP 1 174 397 A2 ) or at least protect it on one side.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Reflexions- und Transmissionseigenschaften des Schichtsystems auch durch Diffusionsprozesse beeinflusst werden, die vom Substrat ausgehen. Um hierauf Einfluss zu nehmen, wird, insbesondere für temperfähige Schichtsysteme, bei Verwendung von Glas als Substratmaterial unterhalb der Funktionsschichtanordnung, regelmäßig in der Grundschichtanordnung, eine Barriereschicht eingefügt, welche die Diffusion von Bestandteilen des Glases, wie z. B. Alkalimetall-Ionen in das Schichtsystem vermindern soll. Auch können mit solch einer Barriereschicht Qualitätsprobleme vermindert werden, die auf undefinierte Ausgangszustände beim Rohglas, das heißt auf eine schwankende chemische Zusammensetzung des Glases, oder andere Glaseinflüsse zurückzuführen sind. In addition, it has been found that the reflection and transmission properties of the layer system are also influenced by diffusion processes originating from the substrate. In order to influence this, in particular for temperable layer systems, when using glass as a substrate material below the functional layer arrangement, regularly in the base layer arrangement, a barrier layer is inserted, which the diffusion of constituents of the glass, such as. B. alkali metal ions in the layer system to reduce. Also, with such a barrier layer, quality problems due to undefined initial conditions in the raw glass, that is, a fluctuating chemical composition of the glass, or other glass influences can be reduced.

Darüber hinaus verursachen andere Glaseinflüsse, wie Korrosion oder Abdrücke der der Handhabung des Glases dienenden Sauger, die durch visuelle Kontrollen oftmals nicht feststellbar und durch übliche Reinigung nicht zu beseitigen sind, unerwünschte Änderungen der Eigenschaften des Schichtsystems. Besonders nachteilig ist bei solchen Glaseinflüssen, dass deren Auswirkungen auf die Eigenschaften des Schichtsystems erst später sichtbar werden. In addition, other glass influences, such as corrosion or prints of the glass handling nipples, which are often undetectable by visual inspection and can not be eliminated by conventional cleaning, cause undesirable changes in the properties of the layer system. Particularly disadvantageous in such glass influences that their effects on the properties of the layer system will be visible only later.

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 selbst oder durch ergänzende Schichten auch die optischen Eigenschaften des Schichtsystems beeinflussen, z. B. durch eine Entspiegelung. Layers of the cover layer arrangement close off the layer system and, like the base layer arrangement, can functionally affect the entire system. A cover layer arrangement comprises at least one mechanically and / or chemically stabilizing protective layer. This can influence itself or through complementary layers and the optical properties of the layer system, for. B. by an anti-reflective coating.

Die Deckschichtanordnung besteht üblicherweise aus einer oder mehreren Schichten eines dielektrischen Oxids, Nitrids oder Oxinitrids eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung, meist mit hohem Brechungsindex, bei mehr als einer Schicht auch mit wechselndem, Brechungsindex. Letzteres ist als High-Low-Deckschichtanordnung bekannt. The cover layer arrangement usually consists of one or more layers of a dielectric oxide, nitride or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy, usually with a high refractive index, with more than one layer also with changing refractive index. The latter is known as a high-low cover layer arrangement.

Eine das IR-reflektierende Schichtsystem nach oben abschließende Schutzschicht dient dem Schutz des Schichtsystems vor mechanisch oder chemisch verursachter Veränderung. Aus diesem Grund wird die Materialwahl der entspiegelnden Schichten der Deckschichtanordnung so vorgenommen, dass als abschließende Schutzschicht ein Material mit höherer mechanischer und/oder chemischer Festigkeit verwendet wird. Die Materialwahl ist aufgrund der gewünschten entspiegelnden Wirkung jedoch abhängig von den Schichten der Deckschichtanordnung und insbesondere von der direkt benachbarten Schicht. A protective layer closing off the IR-reflecting layer system serves to protect the layer system from mechanically or chemically induced changes. For this reason, the choice of material of the anti-reflective layers of the cover layer arrangement is made so that a material with higher mechanical and / or chemical strength is used as the final protective layer. However, the choice of material is dependent on the layers of the cover layer arrangement and in particular on the directly adjacent layer due to the desired anti-reflection effect.

Ein wie beschrieben aufgebautes Schichtsystem, welches nur eine Funktionsschichtanordnung umfasst, kann durch Einfügung einer oder mehrerer weiterer Funktionsschichtanordnungen ergänzt werden (Double-, Triple-, oder Multi-Low-E), die durch Koppel- oder Zwischenschichtanordnungen über der ersten Funktionsschichtanordnung angeordnet sind ( DE 10 2011 087 967 A1 ). Die Zwischenschichtanordnungen dienen insbesondere der Entspiegelung im sichtbaren Bereich durch funktionelle Separierung der beiden Funktionsschichtanordnungen voneinander und deren Verbindung aufeinander. Zudem kann bei geeigneter Materialkombination durch eine Zwischenschichtanordnung auch eine mechanische Stabilisierung des Schichtsystems erzielt werden. A layer system constructed as described, which comprises only one functional layer arrangement, can be supplemented by insertion of one or more further functional layer arrangements (double, triple, or multi-low E), which are arranged by way of coupling or interlayer arrangements over the first functional layer arrangement ( DE 10 2011 087 967 A1 ). The interlayer arrangements serve in particular for antireflection coating in the visible range by functional separation of the two functional layer arrangements from one another and their connection to one another. In addition, with a suitable combination of materials by an interlayer arrangement and a mechanical stabilization of the layer system can be achieved.

Die Abscheidung der verschiedenen Schichtsysteme erfolgt häufig mittels Sputtern, was die Erzeugung von geeigneten Einzelschichten auch mit nur sehr geringen Schichtdicken mit der erforderlichen Homogenität ermöglicht, deren Zusammensetzung und Eigenschaften mittels der Targetmaterialien, der Art des Sputterns und der Sputterparameter bekanntermaßen sehr gut und reproduzierbar eingestellt werden können. The deposition of the various layer systems often takes place by means of sputtering, which enables the production of suitable individual layers with only very small layer thicknesses with the required homogeneity, their composition and properties are set very well and reproducibly by means of the target materials, the type of sputtering and the sputtering parameters can.

Es hat sich gezeigt, dass die beschriebenen verschiedenartigen Low-E-Schichtsysteme trotz der vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten immer noch mechanisch empfindlich und entsprechend schwierig zu verarbeiten sind. Insbesondere, falls die geforderten Verarbeitungsbedingungen für die einzelnen nachfolgenden Prozessschritte, wie z. B. Schneiden, Schleifen (Grinden) oder Waschen, beispielsweise mit alkoholhaltigen Reinigungsmitteln, aufgrund älterer und nicht ausreichend geeigneter Anlagen nicht oder nicht vollständig realisierbar sind, kommt es häufig zur Schichtzerstörung und entsprechend hohen Ausschussraten. So kann die Beschichtung bei mangelhaften Verarbeitungsbedingungen schnell zerkratzt und/oder teilweise abgelöst werden. Des Weiteren kann eine solche Beschichtung auch vermehrt Schaden beim Transport zwischen Hersteller und Weiterverarbeiter nehmen. It has been shown that the various types of low-E layer systems described are still mechanically sensitive and correspondingly difficult to process, despite the diverse design possibilities. In particular, if the required processing conditions for the individual subsequent process steps, such. As cutting, grinding (Grinden) or washing, for example, with alcoholic cleaning agents, due to older and insufficiently suitable systems are not or not fully feasible, comes it often leads to layer destruction and correspondingly high reject rates. Thus, the coating can be scratched and / or partially peeled off quickly under poor processing conditions. Furthermore, such a coating can also increasingly take damage during transport between manufacturer and processor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein niedrig-emittierendes Schichtsystem mit hoher Stabilität gegenüber mechanischen Belastungen ohne merkliche Beeinflussung der optischen Eigenschaften des Schichtsystems sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. Object of the present invention is therefore to provide a low-emission layer system with high stability to mechanical stresses without appreciable influence on the optical properties of the layer system and a method for its preparation.

Insbesondere soll das Schichtsystem wenig kratzempfindlich und mit Ethanol nicht abwischbar sein. In particular, the layer system should be less susceptible to scratches and with ethanol not wipeable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schichtsystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 5. Die jeweiligen Unteransprüche geben Ausführungsvarianten dieser erfindungsgemäßen Lösungen wieder. This object is achieved by a layer system with the features of claim 1 and a method according to claim 5. The respective subclaims give embodiments of these inventive solutions again.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass hinsichtlich der mechanischen Stabilität die Haftung zwischen Metallen und Oxiden als besonders kritisch einzustufen ist. Dies betrifft speziell die Haftung der Funktionsschicht auf der darunter liegenden Keimschicht. In Abhängigkeit der Materialien in der unterhalb der Keimschicht angeordneten Grundschichtanordnung und der Abscheideprozesse gestaltet sich die Grenzfläche zwischen der Keimschicht und der Funktionsschicht unterschiedlich rau, was die Haftung beeinflusst. Surprisingly, it has been found that in terms of mechanical stability, the adhesion between metals and oxides is classified as particularly critical. This particularly concerns the adhesion of the functional layer to the underlying seed layer. Depending on the materials in the base layer arrangement arranged below the seed layer and the deposition processes, the interface between the seed layer and the functional layer has a different roughness, which influences the adhesion.

Auch die oberhalb der Funktionsschicht und einer etwaigen Blockerschicht angeordneten Schichten der Deckschichtanordnung wirken abhängig von den Materialien und Abscheidebedingungen durch unterschiedliche Schichtspannungen, üblicherweise Druckspannungen, auf die unterhalb liegenden Grenzflächen ein. The layers of the cover layer arrangement arranged above the functional layer and any blocker layer also act on the underlying interfaces depending on the materials and deposition conditions due to different layer stresses, usually compressive stresses.

Bei nicht-optimalen Bedingungen versagt insbesondere die Grenzfläche zwischen Keim- und Funktionsschicht, so dass eine ausreichende Haftung nicht mehr gegeben ist. Dies äußert sich oft darin, dass die Schichten oberhalb der Keimschicht leicht mit einem Ethanol-getränkten Tuch weggerieben werden können. In the case of non-optimal conditions, in particular, the interface between germ and functional layer fails, so that sufficient adhesion no longer exists. This is often expressed by the fact that the layers above the seed layer can easily be rubbed away with an ethanol-soaked cloth.

Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität weist das erfindungsgemäße Schichtsystem daher eine verbesserte Haftung zwischen Keim- und Funktionsschicht auf. To improve the mechanical stability, the layer system according to the invention therefore has an improved adhesion between germ and functional layer.

Das erfindungsgemäße Schichtsystem umfasst eine Grundschichtanordnung mit mindestens einer dielektrischen Grundschicht aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung. The layer system according to the invention comprises a base layer arrangement with at least one dielectric base layer made of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, semiconductor or a semiconductor alloy.

Oberhalb der Grundschichtanordnung weist das erfindungsgemäße Schichtsystem eine Funktionsschichtanordnung auf, die eine zinkoxidhaltige Keimschicht und eine darüber angeordnete silberbasierte Funktionsschicht umfasst. Die Funktionsschicht ist dabei entweder aus mehreren Teilschichten mit unterschiedlicher Oxidationszahl des Silbers oder als Gradientenschicht mit gradierender, d. h. sich stufenlos verändernder, Oxidationszahl des Silbers aufgebaut, wobei die Oxidationszahl ausgehend von einer nicht-oxidierten Silberschicht in Richtung Substrat zunimmt. Above the base layer arrangement, the layer system according to the invention has a functional layer arrangement which comprises a zinc oxide-containing seed layer and a silver-based functional layer arranged above it. The functional layer is either made of several partial layers with different oxidation number of the silver or as a gradient layer with gradierender, d. H. built up continuously changing, oxidation number of the silver, wherein the oxidation number increases from a non-oxidized silver layer in the direction of substrate.

Auf der dem Substrat gegenüber liegenden Seite wird das erfindungsgemäße Schichtsystem von einer Deckschichtanordnung mit mindestens einer dielektrischen Deckschicht aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung abgeschlossen. On the side opposite to the substrate, the layer system according to the invention is terminated by a cover layer arrangement having at least one dielectric cover layer made of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy.

Neben den genannten Schichten kann das erfindungsgemäße Schichtsystem weitere Schichten an sämtlichen Positionen innerhalb des Schichtsystems umfassen, sofern nicht ausdrücklich eine direkte Anordnung von zwei bestimmten Schichten aufeinander vorgesehen ist. Diese zusätzlichen Schichten können beispielsweise der Verbesserung der optischen und mechanischen Eigenschaften oder der Generierung eines bestimmten Farbeindrucks dienen. Insbesondere kann oberhalb der Funktionsschicht eine Blockerschicht eingefügt werden. In addition to the layers mentioned, the layer system according to the invention can comprise further layers at all positions within the layer system, unless a direct arrangement of two specific layers on each other is expressly provided. These additional layers can serve for example to improve the optical and mechanical properties or to generate a specific color impression. In particular, a blocking layer can be inserted above the functional layer.

„Aus“ im Sinne von „bestehend aus“ bedeutet, dass es sich um den wesentlichen Bestandteil, welcher die funktionellen Eigenschaften bestimmt, handelt. Das schließt ein, dass zusätzlich technologisch bedingte Verunreinigungen oder technologisch bedingte Beimengungen, die zur Prozessführung während der Abscheidung oder, z. B. bei der Kathodenzerstäubung, zur 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. "Off" in the sense of "consisting of" means that it is the essential component which determines the functional properties. This implies that in addition technologically related impurities or technologically related admixtures, the process control during deposition or, z. B. in the sputtering, are useful for target production, may be included. Such impurities or technological admixtures are usually in the range of less than 1%, but may also be a few percent.

Die Grundschichtanordnung dient der Verringerung von Diffusionsvorgängen aus dem Substrat in das darüber liegende Schichtsystem und hier insbesondere in die Funktionsschichtanordnung. Zudem kann es auch zur Entspiegelung und/oder Erhöhung der Transmission und/oder zur Einstellung des Farbeindrucks genutzt werden. The base layer arrangement serves to reduce diffusion processes from the substrate into the layer system located above and here in particular into the functional layer arrangement. In addition, it can also be used for anti-reflection and / or increase in the transmission and / or adjustment of the color impression.

Beispielsweise, insbesondere für temperfähige Schichtsysteme, kann die direkt auf dem Substrat angeordnete Grundschicht aus Siliziumnitrid Si3N4 bestehen. Diese Grundschicht verhindert weitgehend eine Diffusion von Natriumionen in darüber liegende Schichten, insbesondere während des Temperns, und trägt dadurch zur Stabilität des Schichtsystems bei. For example, in particular for temperable layer systems, the base layer of silicon nitride Si 3 N 4 arranged directly on the substrate can be made. This base layer largely prevents diffusion of sodium ions into overlying layers, especially during annealing, thereby contributing to the stability of the layer system.

Da unerwünschte Diffusionsprozesse auch bereits durch den Wärmeeintrag in bereits abgeschiedene Schichten während nachfolgender Abscheidungsprozesse erfolgen können, sind mit der Grundschicht die beschriebenen Vorteile auch bei nicht zu tempernden Schichtsystemen erzielbar. Since undesired diffusion processes can also already take place during the subsequent deposition processes as a result of the heat input into already deposited layers, the described advantages can be achieved with the base layer even in the case of layer systems which are not to be tempered.

Alternativ können auch andere Materialien für die Schichten der Grundschichtanordnung verwendet werden. Für nicht temperfähige Schichtsysteme kann beispielsweise auch Titandioxid TiO2 als Grundschichtmaterial eingesetzt werden. Es können aber auch andere dielektrische Oxide, Nitride oder Oxinitride wie z. B. SnO2, AlN oder ZnSnO3 genutzt werden. Alternatively, other materials may be used for the layers of the basecoat assembly. For non-temperable layer systems, it is also possible, for example, to use titanium dioxide TiO 2 as base layer material. But it can also be other dielectric oxides, nitrides or oxynitrides such. As SnO 2, AlN or ZnSnO be used. 3

Optional kann auf der direkt auf dem Substrat angeordneten Grundschicht eine weitere Schicht in Form einer Haft- oder Ausgleichsschicht, z. B. aus Siliziumoxid, Titandioxid, oder Aluminiumnitrid angeordnet sein. Die Verwendung von Titandioxid führt dabei zu einer Erhöhung der Transmission des Schichtsystems. Optionally, on the directly on the substrate arranged base layer, a further layer in the form of an adhesive or leveling layer, for. B. of silicon oxide, titanium dioxide, or aluminum nitride. The use of titanium dioxide leads to an increase in the transmission of the layer system.

Die oberhalb der Grundschichtanordnung angeordnete Funktionsschichtanordnung umfasst eine zinkoxidhaltige Keimschicht. Zinkoxidhaltig bedeutet, dass es sich sowohl um eine intrinsische Zinkoxidschicht als auch um eine dotierte Zinkoxidschicht handeln kann. Bevorzugt besteht die Keimschicht aus aluminiumdotiertem Zinkoxid, welches mittels eines Sputterprozesses von einem Target mit einem Aluminiumanteil von ca. 2 Gew.-% abgeschieden wurde. The functional layer arrangement arranged above the base layer arrangement comprises a zinc oxide-containing seed layer. Zinc oxide-containing means that it can be both an intrinsic zinc oxide layer and a doped zinc oxide layer. Preferably, the seed layer consists of aluminum-doped zinc oxide, which was deposited by means of a sputtering process from a target with an aluminum content of about 2 wt .-%.

Die Keimschicht (auch als Seed-Layer bezeichnet) ist als eine Schicht ausgebildet, die den Schichtaufbau der Funktionsschicht während der Abscheidung derart beeinflusst, dass der gewünschte, niedrige Flächenwiderstand erzielt wird. Die bevorzugte Schichtdicke der Keimschicht liegt zwischen 7 nm und 10 nm, sie kann bei Bedarf aber auch andere Werte annehmen und beispielsweise nur 2 nm dick sein. The seed layer (also referred to as seed layer) is formed as a layer which influences the layer structure of the functional layer during the deposition in such a way that the desired, low sheet resistance is achieved. The preferred layer thickness of the seed layer is between 7 nm and 10 nm, but it can also assume other values if required, for example being only 2 nm thick.

Oberhalb der Keimschicht ist eine silberbasierte Funktionsschicht zur Reflexion von IR-Strahlung angeordnet. Das heißt, von der einfallenden Solarstrahlung wird der Strahlungsanteil mit Wellenlängen im IR-Bereich weitestgehend reflektiert, während die Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich durchgelassen wird. Above the seed layer, a silver-based functional layer for reflection of IR radiation is arranged. That is, of the incident solar radiation of the radiation fraction with wavelengths in the IR range is largely reflected, while the radiation is transmitted with wavelengths in the visible range.

Silberbasiert bedeutet, dass die Funktionsschicht über die gesamte Dicke der Funktionsschicht Silber enthält und die optischen Eigenschaften der Funktionsschicht vorwiegend durch Silber bestimmt werden. Optional können andere IR-reflektierenden Materialien wie Kupfer oder Gold zugemischt oder als Teilschichten ausgebildet werden, so dass die Funktionsschicht zumindest teilweise aus einer entsprechenden Legierung oder aus Teilschichten verschiedener Metalle aufgebaut ist. Silver-based means that the functional layer contains silver over the entire thickness of the functional layer and the optical properties of the functional layer are predominantly determined by silver. Optionally, other IR-reflecting materials such as copper or gold may be admixed or formed as partial layers, so that the functional layer is at least partially composed of a corresponding alloy or partial layers of different metals.

Die Funktionsschicht weist erfindungsgemäß eine variierende Oxidationszahl des Silbers über die Schichtdicke auf, wobei der oberste Schichtdickenbereich, d. h. der am weitesten vom Substrat entfernte Dickenbereich, von einer rein metallischen Schicht, insbesondere ohne sauerstoff- oder stickstoffhaltige Anteile, gebildet wird und die Oxidationszahl in Richtung Substrat zunimmt. According to the invention, the functional layer has a varying oxidation number of the silver over the layer thickness, wherein the uppermost layer thickness region, i. H. the thickness range furthest away from the substrate is formed by a purely metallic layer, in particular without oxygen or nitrogen-containing components, and the oxidation number increases in the direction of the substrate.

Unter Oxidation ist vorliegend im allgemeinen Sinne jede chemische Reaktion zu verstehen, bei der ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen abgibt, ohne Beschränkung auf die Bildung von Oxiden. Gleichwohl stellt die Reaktion mit Sauerstoff eine bevorzugte Ausführungsvariante dar, so dass die Schichtdickenbereiche mit im Vergleich zu metallischem Silber erhöhter Oxidationszahl Silberoxide enthalten. Eine Erhöhung der Oxidationszahl des Silbers kann alternativ auch durch die Bildung von Silbernitriden oder eine Mischung aus Silbernitriden und Silberoxiden erreicht werden. Oxidation in the present context is understood in the general sense to mean any chemical reaction in which an atom, ion or molecule gives off electrons, without restriction to the formation of oxides. However, the reaction with oxygen is a preferred embodiment, so that the layer thickness ranges contain increased compared to metallic silver oxidation number of silver oxides. An increase in the oxidation number of the silver can alternatively be achieved by the formation of silver nitrides or a mixture of silver nitrides and silver oxides.

Unter Oxidationszahl wird dabei die mittlere Oxidationszahl verstanden, der sich innerhalb eines Schichtdickenbereiches aus gegebenenfalls unterschiedlich oxidiertem Silber ergibt. The term "oxidation number" is understood to mean the average oxidation number which results within a layer thickness range of optionally differently oxidized silver.

Die Variation der Oxidationszahl kann entweder durch entsprechende Teilschichten mit für jede Teilschicht einheitlicher Oxidationszahl oder durch eine Gradientenschicht mit gradierender Oxidationszahl realisiert werden. Auch eine Kombination einer oder mehrerer Gradientenschichten mit einer oder mehreren Teilschichten ist möglich. Eine Gradientenschicht kann auch als eine aus mehreren Teilschichten bestehende Schicht aufgefasst werden, wobei die Schichtdicke der jeweiligen Teilschicht gegen Null geht. The variation of the oxidation number can be realized either by corresponding partial layers with a uniform oxidation number for each partial layer or by a gradient layer with grading oxidation number. A combination of one or more gradient layers with one or more partial layers is also possible. A gradient layer can also be regarded as a layer consisting of several partial layers, with the layer thickness of the respective partial layer approaching zero.

Unter Schichtdickenbereich wird ein Gebiet verstanden, dass sich parallel zum Substrat betrachtet über die gesamte Schicht ausdehnt und auch senkrecht zum Substrat betrachtet einheitliche Eigenschaften aufweist. Für den Fall des Aufbaus der Funktionsschichten aus Teilschichten entspricht ein Schichtdickenbereich einer Teilschicht, im Falle einer Gradientenschicht einer Schicht mit einer gegen Null gehenden Schichtdicke. Layer thickness range is understood to mean an area that expands over the entire layer viewed parallel to the substrate and also has uniform properties considered perpendicular to the substrate. In the case of the construction of the functional layers of partial layers corresponds to a layer thickness range of a partial layer, in the case of Gradient layer of a layer with a zero thickness layer thickness.

Durch die Erhöhung der Oxidationszahl in Richtung Substrat und somit auch in Richtung Keimschicht wird die Haftung an der Grenzfläche zwischen Keimschicht und Funktionsschicht und damit die Stabilität des gesamten Schichtsystems gegenüber mechanischen Belastungen deutlich verbessert. Insbesondere ist es nicht mehr möglich, die oberhalb der Keimschicht angeordneten Schichten mit einem Ethanol-getränkten Tuch wegzureiben. Dadurch wird beispielsweise die Reinigung von mit dem erfindungsgemäßen Schichtsystem beschichteten Architekturverglasungen während der Verarbeitung zur Isolierverglasung erleichtert. Zudem trägt die verbesserte Haftung auch zur Verringerung der Kratzempfindlichkeit bei, da anderenfalls Kratzer aufgrund mangelnder Haftung leichter an der Grenzfläche zwischen Keim- und Funktionsschicht entstehen könnten. By increasing the oxidation number in the direction of the substrate and thus also in the direction of the seed layer, the adhesion at the interface between seed layer and functional layer and thus the stability of the entire layer system against mechanical stresses is significantly improved. In particular, it is no longer possible to rub away the layers arranged above the seed layer with an ethanol-impregnated cloth. This facilitates, for example, the cleaning of architectural glazings coated with the layer system according to the invention during processing for insulating glazing. In addition, the improved adhesion also contributes to the reduction of scratch sensitivity, as otherwise scratches due to lack of adhesion could more easily arise at the interface between germ and functional layer.

Bevorzugt wird der Schichtdickenbereich mit einer gegenüber reinem metallischen Silber erhöhten Oxidationszahl des Silbers mit möglichst geringer Schichtdicke, beispielsweise 1–5 nm, ausgeführt, da damit in der Regel eine unerwünschte Erhöhung des Flächenwiderstandes einhergeht. Je nach konkretem Anwendungsfall ist daher eine Optimierung des Schichtsystems mit einem Kompromiss zwischen verbesserter Haftung durch Variation der Oxidationszahl und niedriger Emissivität durch einen höheren Flächenwiderstand erforderlich. The layer thickness range is preferably carried out with an oxidation number of the silver which is increased with respect to pure metallic silver with the smallest possible layer thickness, for example 1-5 nm, since this generally results in an undesirable increase in surface resistance. Depending on the specific application, therefore, an optimization of the layer system with a compromise between improved adhesion by varying the oxidation number and low emissivity by a higher sheet resistance is required.

Die Deckschichtanordnung des erfindungsgemäßen Schichtsystems umfasst mindestens eine dielektrische Deckschicht aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung, welche insbesondere dem mechanischen und chemischen Schutz des Schichtsystems und der Entspiegelung dient. Bevorzugt finden dafür siliziumhaltige Deckschichten Verwendung. The cover layer arrangement of the layer system according to the invention comprises at least one dielectric cover layer of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, of a semiconductor or of a semiconductor alloy, which serves in particular for the mechanical and chemical protection of the layer system and the antireflection coating. Silicon-containing cover layers are preferably used for this purpose.

Das Substrat bildet ein transparentes, dielektrisches Material, insbesondere Glas oder ein Polymermaterial. The substrate forms a transparent, dielectric material, in particular glass or a polymer material.

Das erfindungsgemäße Schichtsystem ist sowohl für solche Anwendungen, bei denen eine Tempern erfolgt, als auch für Anwendungen ohne Tempern geeignet. Auch eine Anpassung zur Verwendung als Low-E-Sun-Schichtsystem ist allein durch eine Anpassung einzelner Schichtdicken möglich. The layer system according to the invention is suitable both for applications in which tempering takes place and for applications without tempering. An adaptation for use as a low-E-Sun layer system is possible only by adjusting individual layer thicknesses.

Die für Single-Low-E-Schichtsysteme beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen sind in analoger Weise auch für eine Ausführungsvarianten mit zwei oder mehreren Funktionsschichtanordnungen mit jeweils einer eigenen Funktionsschicht anwendbar, von denen zumindest eine, alternativ auch mehrere, die beschriebene erfindungsgemäße Funktionsschichtanordnung aufweist. The advantages and embodiments described for single-low-E layer systems can also be applied analogously for a variant with two or more functional layer arrangements, each with its own functional layer, of which at least one, alternatively also several, has the described functional layer arrangement according to the invention.

Die einzelnen Funktionsschichtanordnungen können in ihrem Aufbau übereinstimmen, sich jedoch auch hinsichtlich der verwendeten Materialien und/oder der Schichtdicken und/oder etwaiger zusätzlicher Schichten unterscheiden. The individual functional layer arrangements may have the same structure, but may also differ with regard to the materials used and / or the layer thicknesses and / or any additional layers.

Die Trennung zwischen zwei Funktionsschichtanordnungen und demzufolge auch deren Verknüpfung miteinander erfolgt durch eine Zwischenschichtanordnung, so dass die Schichtenfolge eine Funktionsschichtanordnung, darüber eine Zwischenschichtanordnung und eine weitere Funktionsschichtanordnung und gegebenenfalls weitere, sich abwechselnde Zwischen- und Funktionsschichtanordnungen umfasst. Eine Zwischenschichtanordnung kann jeweils eine oder mehrere dielektrische Zwischenschichten umfassen. Beispielsweise umfassen Zwischenschichtanordnungen eine Zinkstannatschicht oder eine Siliziumnitridschicht oder eine Aluminiumnitridschicht. The separation between two functional layer arrangements and consequently also their connection to each other is effected by an interlayer arrangement, so that the layer sequence comprises a functional layer arrangement, via an interlayer arrangement and a further functional layer arrangement and optionally further, alternating intermediate and functional layer arrangements. An interlayer array may each comprise one or more interlayer dielectric layers. For example, interlayer assemblies include a zinc stannate layer or a silicon nitride layer or an aluminum nitride layer.

Schichtsysteme mit mehreren Funktionsschichtanordnungen dienen, wie eingangs geschildert, vorrangig der Verbesserung der optischen und thermischen Eigenschaften des Schichtsystems. Layer systems with a plurality of functional layer arrangements serve, as described above, primarily to improve the optical and thermal properties of the layer system.

Gemäß einer Ausführungsvariante grenzt zumindest eine silberbasierte Funktionsschicht direkt an die zinkoxidhaltige Keimschicht der jeweiligen Funktionsschichtanordnung an. Dadurch wird eine besonders gute Haftung beider Schichten aufeinander gewährleistet. According to one embodiment variant, at least one silver-based functional layer directly adjoins the zinc oxide-containing seed layer of the respective functional layer arrangement. This ensures a particularly good adhesion of both layers to each other.

Die Schichten des erfindungsgemäßen Schichtsystems werden nacheinander aus der Gasphase mittels Vakuumbeschichtung im Durchlaufverfahren auf einem dielektrischen Substrat oder einer bereits abgeschiedenen Schicht abgeschieden. Die Abscheidung zumindest einer der Schichten, bevorzugt aller Schichten, erfolgt mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern. Das Sputtern kann optional auch gepulst, zum Beispiel unipolar oder bipolar gepulst erfolgen. The layers of the layer system according to the invention are successively deposited from the gas phase by means of vacuum coating in a continuous process on a dielectric substrate or an already deposited layer. The deposition of at least one of the layers, preferably of all layers, takes place by means of DC or MF magnetron sputtering. Optionally, the sputtering may also be pulsed, for example, unipolar or bipolar pulsed.

Insbesondere kann die Abscheidung zumindest einer silberbasierten Funktionsschicht mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern erfolgen, wobei während der Abscheidung geringe Mengen eines Reaktivgases in die Sputtergasatmosphäre, welche üblicherweise Argon als Hauptbestandteil enthält, eingelassen werden. In particular, the deposition of at least one silver-based functional layer can take place by means of DC or MF magnetron sputtering, during which deposition small amounts of a reactive gas are introduced into the sputtering gas atmosphere, which usually contains argon as the main constituent.

Das eingelassene Reaktivgas dient der Oxidation des Silbers, indem das Silber während des Sputterprozesses mit dem Reaktivgas zumindest teilweise reagiert. Da sich die Zusammensetzung der Sputtergasatmosphäre sehr präzise beeinflussen lässt, ist der Reaktivgaseinlass besonders gut geeignet, um eine bestimmte Oxidationszahl einzustellen. Durch stufenweise oder graduelle Änderung der Zusammensetzung der Sputteratmosphäre während des Sputterprozesses lässt sich sowohl eine aus mehreren Teilschichten mit unterschiedlicher Oxidationszahl des Silbers bestehende Funktionsschicht als auch eine Gradientenschicht mit gradierender Oxidationszahl des Silbers mit geringem technischen Aufwand herstellen. The introduced reactive gas serves to oxidize the silver, in that the silver reacts at least partially with the reactive gas during the sputtering process. Because the composition of the sputtering gas atmosphere is very precise can be influenced, the reactive gas inlet is particularly well suited to set a certain oxidation number. By gradually or gradually changing the composition of the sputtering atmosphere during the sputtering process, it is possible to produce both a functional layer consisting of several partial layers with different oxidation numbers of the silver and a gradient layer with grading oxidation numbers of the silver with little technical outlay.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, Stickstoff und/oder Sauerstoff als Reaktivgas einzulassen. Dies ermöglicht die Abscheidung von Silberoxiden bzw. Silbernitriden, welche eine besonders gute Haftung auf der Keimschicht aufweisen. Zudem sind Sauerstoff- und Stickstoffeinlässe üblicherweise an Sputterkammern vorhanden, so dass keine Umbauten an bestehenden Anlagen erforderlich sind. Ein mit der Oxidation des Silbers einhergehender Anstieg des Flächenwiderstands kann gegebenenfalls mit einer Erhöhung der Sputterleistung kompensiert werden. According to one embodiment, it is provided to introduce nitrogen and / or oxygen as the reactive gas. This allows the deposition of silver oxides or silver nitrides, which have a particularly good adhesion to the seed layer. In addition, oxygen and nitrogen inlets are usually present at sputtering chambers, so that no modifications to existing plants are required. Optionally, an increase in sheet resistance associated with the oxidation of the silver may be compensated for by an increase in sputtering power.

Der Anteil des Reaktivgases bezogen auf den in Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) angegebenen Zufluss in die entsprechende Sputterkammer soll weniger als 5 %, bevorzugt zwischen 1 und 2 % liegen. Damit wird eine zu starke Oxidation des Silbers vermieden, welche zu einer unerwünschten Erhöhung des Flächenwiderstands führen würde. The proportion of the reactive gas based on the indicated in Standard cubic centimeters per minute (sccm) inflow into the corresponding sputtering chamber should be less than 5%, preferably between 1 and 2%. This avoids excessive oxidation of the silver, which would lead to an undesirable increase in surface resistance.

Gemäß einer Ausführungsvariante erfolgt die Abscheidung zumindest einer silberhaltigen Funktionsschicht mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern von zwei Magnetrons, wodurch eine zweigeteilte Schicht auf einfache Art und Weise ermöglicht werden. According to one embodiment, the deposition of at least one silver-containing functional layer by means of DC or MF magnetron sputtering of two magnetrons, whereby a two-part layer is made possible in a simple manner.

Insbesondere ist es bei der Verwendung von zwei Magnetrons sinnvoll, das Reaktivgas lediglich in den Gasraum des ersten Magnetrons in Durchlaufrichtung betrachtet einzulassen. Dies führt dazu, dass der der Keimschicht zugewandte Schichtdickenbereich der Funktionsschicht stärker oxidiert wird, während das zweite Magnetron der Abscheidung eines rein metallischen silberbasierten Schichtdickenbereichs dient. Dies ermöglicht eine besonders gute Einstellung der Oxidationszahlen, welche insbesondere in Hinblick auf eine Optimierung bezüglich Haftung einerseits und optischen und elektrischen Eigenschaften andererseits von großem Vorteil ist. In particular, when two magnetrons are used, it makes sense to admit the reactive gas only in the gas space of the first magnetron in the direction of passage. As a result, the layer thickness region of the functional layer facing the seed layer is oxidized more strongly, while the second magnetron serves to deposit a purely metallic silver-based layer thickness region. This allows a particularly good setting of the oxidation numbers, which is of great advantage, in particular with regard to an optimization with regard to adhesion on the one hand and optical and electrical properties on the other hand.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Flächenwiderstand der Funktionsschicht mittels der Sputterleistung des zweiten Magnetrons in Durchlaufrichtung eingestellt wird, da auch dafür keine Umbauten erforderlich sind und die Sputterleistung sehr genau eingestellt werden kann. Daraus ergibt sich bei sonst gleichen Einstellungen eine bevorzugt geringere Leistung für das erste Magnetron mit Reaktivgaseinlass und eine höhere Leistung für das zweite Magnetron ohne Reaktivgaseinlass. It is also advantageous if the sheet resistance of the functional layer is adjusted by means of the sputtering power of the second magnetron in the direction of passage, since even for this no conversions are required and the sputtering power can be set very accurately. This results in preferably the same settings a preferred lower power for the first magnetron with reactive gas inlet and a higher power for the second magnetron without reactive gas inlet.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying drawings show in

1 ein erfindungsgemäßes Single-Low-E-Schichtsystem. 1 an inventive single-low E-layer system.

Gemäß Ausführungsbeispiel wird ein erfindungsgemäßes Single-Low-E-Schichtsystem auf ein Glassubstrat aufgebracht, wobei alle Schichten mittels Magnetronsputtern abgeschieden werden. Auf dem Glassubstrat S wird zunächst eine Grundschichtanordnung GA bestehend aus einer dielektrischen Grundschicht GAG aus Siliziumnitrid abgeschieden. According to an exemplary embodiment, a single-low-E layer system according to the invention is applied to a glass substrate, wherein all layers are deposited by means of magnetron sputtering. On the glass substrate S, first of all a base layer arrangement GA consisting of a dielectric base layer GAG of silicon nitride is deposited.

Oberhalb der Grundschichtanordnung GA wird die Funktionsschichtanordnung FA abgeschieden die vom Substrat aufwärts betrachtet zunächst eine zinkoxidhaltige Keimschicht FAK aus aluminiumdotiertem Zinkoxid umfasst. Oberhalb der Keimschicht FAK folgt die silberbasierte Funktionsschicht FAF, welche im Beispiel aus zwei Teilschichten (FAFT1 und FAFT2) besteht. Alternativ wäre auch eine Ausführung als Gradientenschicht möglich. Above the base layer arrangement GA, the functional layer arrangement FA is deposited which, viewed upwardly from the substrate, initially comprises a zinc oxide-containing seed layer FAK made of aluminum-doped zinc oxide. Above the seed layer FAK follows the silver-based functional layer FAF, which in the example consists of two partial layers (FAFT1 and FAFT2). Alternatively, an embodiment would be possible as a gradient layer.

Die beiden Teilschichten FAFT1 und FAFT2 werden von zwei Magnetrons mit Silbertargets abgeschieden, wobei während der Abscheidung in den Gasraum des ersten Magnetrons in Durchlaufrichtung betrachtet zusätzlich etwas Sauerstoff als Reaktivgas eingelassen wird. Der Anteil des Sauerstoffs in der überwiegend Argon-haltigen Sputtergasatmosphäre beträgt zwischen 1 und 2 %, bezogen auf den Gaszufluss in sccm. Entsprechend wird direkt auf der Keimschicht die erste Teilschicht FAFT1 aus gering oxidiertem Silber abgeschieden, so dass die mittlere Oxidationszahl des Silbers in dieser ersten Teilschicht FAFT1 größer als 0 ist. The two partial layers FAFT1 and FAFT2 are deposited by two magnetrons with silver targets, wherein, during the deposition into the gas space of the first magnetron in the direction of passage, some additional oxygen is admitted as reactive gas. The proportion of oxygen in the predominantly argon-containing sputtering gas atmosphere is between 1 and 2%, based on the gas inflow in sccm. Accordingly, the first sub-layer FAFT1 of lightly oxidized silver is deposited directly on the seed layer, so that the average oxidation number of the silver in this first sub-layer FAFT1 is greater than zero.

Darüber folgt die Abscheidung einer rein metallischen hochleitfähigen Silberschicht, in der Silber eine Oxidationszahl von 0 aufweist, in einer Sputtergasatmosphäre aus reinem Argon. Der Flächenwiderstand wird dabei mittels der Sputterleistung des zweiten Magnetrons eingestellt. This is followed by the deposition of a purely metallic highly conductive silver layer, in which silver has an oxidation number of 0, in a Sputtergasatmosphäre pure argon. The sheet resistance is set by means of the sputtering power of the second magnetron.

Optional kann oberhalb der Funktionsschicht (FAF) eine Blockerschicht abgeschieden werden. Optionally, a blocking layer can be deposited above the functional layer (FAF).

Nach oben abgeschlossen wird das Schichtsystem mittels der Deckschichtanordnung, die im Beispiel aus einer Anordnung aus einer 20 nm dicken TiO2-Schicht, gefolgt von einer 25 nm dicken Siliziumoxinitridschicht und als oberster Deckschicht einer TiO2-Schicht mit 3 nm Dicke besteht. Optional sind aber auch andere Schichtdicken oder Schichtmaterialien sowie eine abweichende Anzahl von Schichten innerhalb der Deckschichtanordnung möglich.The layer system is completed at the top by means of the cover layer arrangement, which in the example consists of an arrangement of a 20 nm thick TiO 2 layer, followed by a 25 nm thick silicon oxynitride layer and as the uppermost cover layer of a TiO 2 layer with a thickness of 3 nm. Optionally, however, other layer thicknesses or layer materials as well as a different number of layers within the cover layer arrangement are possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • SS
    Substrat substratum
    GAGA
    Grundschichtanordnung Base layer arrangement
    GAGGAG
    dielektrische Grundschicht dielectric base layer
    FAFA
    Funktionsschichtanordnung Functional layer arrangement
    FAKFAK
    Keimschicht seed layer
    FAFFAF
    Funktionsschicht functional layer
    FAFT1, FAFT2, ...FAFT1, FAFT2, ...
    Teilschichten der Funktionsschicht Sublayers of the functional layer
    DATHERE
    Deckschichtanordnung overlay assembly
    DADDAD
    dielektrische Deckschicht dielectric cover layer
    ZAZA
    Zwischenschichtanordnung Interlayer arrangement
    ZAZZAZ
    Zwischenschicht interlayer

Claims (10)

Infrarotstrahlung reflektierendes Schichtsystem auf einem transparenten, dielektrischen Substrat (S) mit folgenden transparenten Schichtanordnungen, vom Substrat (S) aufwärts betrachtet: – einer Grundschichtanordnung (GA) mit mindestens einer dielektrischen Grundschicht (GAG) aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung, – einer Funktionsschichtanordnung (FA) mit einer zinkoxidhaltigen Keimschicht (FAK) und einer darüber angeordneten silberbasierten Funktionsschicht (FAF), – wobei die Funktionsschicht (FAF) aus mehreren Teilschichten (FAFT1, FAFT2, ...) mit unterschiedlicher mittlerer Oxidationszahl des Silbers oder als Gradientenschicht mit gradierender mittlerer Oxidationszahl des Silbers aufgebaut ist, wobei ausgehend von einer nicht-oxidierten Silberschicht die mittlere Oxidationszahl in Richtung Substrat zunimmt, – einer Deckschichtanordnung (DA) mit mindestens einer dielektrischen Deckschicht (DAD) aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung.  Infrared radiation reflecting layer system on a transparent, dielectric substrate (S) with the following transparent layer arrangements, viewed from the substrate (S) upwards: A base layer arrangement (GA) having at least one dielectric base layer (GAG) made of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy, A functional layer arrangement (FA) with a zinc oxide-containing seed layer (FAK) and a silver-based functional layer (FAF) arranged above it, - wherein the functional layer (FAF) of several partial layers (FAFT1, FAFT2, ...) is constructed with different mean oxidation number of the silver or as a gradient layer with grading mean oxidation number of the silver, starting from a non-oxidized silver layer, the average oxidation number in the direction Substrate increases, - A cover layer assembly (DA) with at least one dielectric cover layer (DAD) of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy. Schichtsystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: – zumindest eine weitere Funktionsschichtanordnung (FA), die unterhalb der Deckschichtanordnung (DA) angeordnet und von einer darunter liegenden Funktionsschichtanordnung (FA) durch eine Zwischenschichtanordnung (ZA) mit mindestens einer Zwischenschicht (ZAZ) getrennt ist. Layer system according to claim 1, further comprising: At least one further functional layer arrangement (FA), which is arranged below the cover layer arrangement (DA) and is separated from an underlying functional layer arrangement (FA) by an intermediate layer arrangement (ZA) with at least one intermediate layer (ZAZ). Schichtsystem nach Anspruch 2, wobei zumindest zwei Funktionsschichtanordnungen (FA) eine zinkoxidhaltige Keimschicht (FAK) und eine darüber angeordnete silberbasierte Funktionsschicht (FAF) umfassen, welche aus mehreren Teilschichten (FAFT1, FAFT2, ...) mit unterschiedlicher mittlerer Oxidationszahl des Silbers oder als Gradientenschicht mit gradierender mittlerer Oxidationszahl des Silbers aufgebaut ist, wobei ausgehend von einer nicht-oxidierten Silberschicht die mittlere Oxidationszahl in Richtung Substrat zunimmt. Layer system according to claim 2, wherein at least two functional layer arrangements (FA) comprise a zinc oxide-containing seed layer (FAK) and an overlying silver-based functional layer (FAF) consisting of several partial layers (FAFT1, FAFT2, ...) with different average oxidation number of the silver or as Gradient layer is constructed with grading average oxidation number of the silver, starting from a non-oxidized silver layer, the average oxidation number increases towards the substrate. Schichtsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eine silberbasierte Funktionsschicht (FAF) direkt an die zinkoxidhaltige Keimschicht (FAK) der jeweiligen Funktionsschichtanordnung (FA) angrenzt. Layer system according to one of the preceding claims, wherein at least one silver-based functional layer (FAF) directly adjacent to the zinc oxide-containing seed layer (FAK) of the respective functional layer arrangement (FA). Verfahren zur Beschichtung eines dielektrischen Substrats (S) mittels Vakuumbeschichtung im Durchlaufverfahren, wobei die Schichten eines Infrarotstrahlung reflektierenden Schichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4 nacheinander aus der Gasphase auf dem Substrat (S) oder einer bereits auf dem Substrat (S) abgeschiedenen Schicht abgeschieden werden und die Abscheidung zumindest einer der Schichten mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern erfolgt. Process for coating a dielectric substrate (S) by continuous-layer vacuum deposition, wherein the layers of an infrared radiation-reflecting layer system according to one of Claims 1 to 4 are deposited successively from the gas phase on the substrate (S) or on a layer already deposited on the substrate (S) be deposited and the deposition of at least one of the layers by means of DC or MF magnetron sputtering. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abscheidung zumindest einer silberbasierten Funktionsschicht (FAF) mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern erfolgt und während dieser Abscheidung geringe Mengen eines Reaktivgases in die Sputtergasatmosphäre der entsprechenden Sputterkammer eingelassen werden. The method of claim 5, wherein the deposition of at least one silver-based functional layer (FAF) by means of DC or MF magnetron sputtering and during this deposition small amounts of a reactive gas are admitted into the sputtering gas atmosphere of the corresponding sputtering chamber. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Reaktivgas Stickstoff und/oder Sauerstoff eingelassen wird. Process according to Claim 6, in which nitrogen and / or oxygen is introduced as the reactive gas. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Anteil des Reaktivgases im Gaszufluss der entsprechenden Sputterkammer weniger als 5 %, bevorzugt zwischen 1 und 2% beträgt. A method according to claim 6 or 7, wherein the proportion of the reactive gas in the gas inlet of the corresponding sputtering chamber is less than 5%, preferably between 1 and 2%. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Abscheidung zumindest einer silberbasierten Funktionsschicht (FAF) mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern von zwei Magnetrons erfolgt und das Reaktivgas nur in den Gasraum des in Durchlaufrichtung ersten Magnetrons erfolgt. Method according to one of claims 6 to 8, wherein the deposition of at least one silver-based functional layer (FAF) by means of DC or MF magnetron sputtering of two magnetrons and the reactive gas takes place only in the gas space of the first magnetron in the direction of passage. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Flächenwiderstand der silberbasierten Funktionsschicht (FAF) mittels der Sputterleistung des in Durchlaufrichtung zweiten Magnetrons eingestellt wird. The method of claim 9, wherein the sheet resistance of the silver-based functional layer (FAF) is adjusted by means of the sputtering power of the second magnetron in the direction of passage.
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