KR20080032132A - 스크래치 방지 코팅의 증착 방법 - Google Patents

스크래치 방지 코팅의 증착 방법 Download PDF

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니콜라스 나도드
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 기재에 붕소로 만들어진 적어도 하나의 박막의 진공 증착을 위한 방법에 관련한 것이며, 붕소와 관련하여 적어도 한 타입의 화학적으로 비활성 또는 활성 분무작용이 선택되고, 분무 화학종(species)들을 포함하는 시준 이온 빔이 산업적 스케일 유닛으로 위치되는 적어도 하나의 선형 이온 소스를 수단으로 하여 생성되며, 빔은 붕소로 만들어진 적어도 하나의 타겟으로 겨냥되고, 상기 기재의 적어도 하나의 표면 섹션은 타겟을 이온 폭격에 의해서 분무되는 물질 또는 상기 분무된 물질의 적어도 하나의 분무 화학종과의 반응으로부터 결과하는 물질이 상기 표면 섹션에 증착되는 식으로 타겟을 향하여 위치되는 것을 특징으로 한다.

Description

스크래치 방지 코팅의 증착 방법{METHOD FOR DEPOSITION OF AN ANTI-SCRATCH COATING}
본 발명은 기재, 특히 유리 기재상에 스크래치 방지 또는 표면-강화 기능을 가지는 박막을 증착하는 프로세스와 관련한 것이다. 본 발명은 보다 특정적으로 필름을 예를 들어 (그렇지만 이에 한정하지 않는) 건축 유리 상에 증착하기 위하여 진공 증착 설비에 일체화되도록 의도되는 증착 프로세스에 관련한 것이며, 이들 설비들은 산업적인 사이즈로서 기재는 1.5m, 또는 심지어 2m 보다 큰 트래블(travel)방향에 수직인 디멘전을 가진다. 본 발명은 또한 다양한 (태양광 제어, 저-방사율, 전자기 차폐, 열적, 친수성, 소수성, 광촉매성) 기능들을 제공하는 다층으로 코팅되는 기재들에 적용되며, 상기 필름들은 가시영역에서 반사의 레벨을 조절하며 (반사방지 또는 거울 필름들이 가시 또는 태양광 적외선 영역에서 작동한다), 활성(active)(전기벽색, 전자-발광, 광기전, 압전, 산란, 흡수) 시스템을 형성한다.
이는, 이들 기재들 모두에 대해서, 이들의 내스크래치성을 향상시키는데 유리할 수 있기 때문이며, 이들 스크래치들은 매우 광범위한 범위의 상황들로부터 기인할 수 있다:
i) 유리보다 높은 경도를 가진 물체와 점 접촉에 의한 긁힘: 마찰 또는 파손 에 의한 긁힘(도시 가구들을 위한 유리), 콘버전 단계동안 (예를 들어 이중-창유리 또는 적층 단계들 동안) 도구 또는 유리 홀더와의 접촉에 의한 긁힘 등.
ii) 미세한 입자들(예를 들어 모래)에 의한 찰과. 이때 기재는 미세손상의 높은 레벨의 결과로, 광 스캐터링으로 야기된, 우윳빛 외형을 가지게 된다. 이는 특히 차량을 위해서(예를 들어 앞유리창) 의도된 기재들의 경우에 해당된다.
내스크래치성에 있어서의 이러한 향상은 외부환경과 접촉하는 기재의 하나 또는 양쪽 면을 필름으로 코팅처리함에 의해서 얻어질 수 있으며, 또는 기재를 또 다른 기능성( 예를 들어 위에 언급된 것들 중의 하나와 같은 것)을 제공하는 하나 또는 그 이상의 박막들로 미리 코팅 처리함에 의해서 얻어질 수 있다. 통상적으로, 강화 필름은 매우 작은 두께를 가지며 시간적 순서에 있어 필름들 모두의 증착 시퀀스를 완결하기 때문에 "오버코트(overcoat)"로 지칭된다.
스크래치 방지 기능성을 가지는 필름들은, 기재의 원래 면들에 한 면상에 직접 증착되든 또는 이미 증착된 다층상에 오버코트로서 증착되던간에, 플라즈마 또는 마그네트론 스퍼터링 타입의 종래의 박막 증착 프로세스들을 사용하여 알려진 방식으로 생산되며, 얻어진 박막들은 DLC(다이아몬드-유사 카본)를 주성분으로 하거나 (독자들은 특허 EP 1 177 156을 참조할 수 있다) 또는 혼합 주석 아연 안티몬 산화물(SnxZnxSb2Ow)에 주성분으로 하는 것이 가능하다(독자들은 특허 EP 1 042 247을 참조할 수 있다). 기술적으로 말하자면 다층의 증착을 위한 프로세스와 호환되는 기계적 강화 필름의 증착을 위한 프로세스를 사용하는 것이 특히 경제적이다.
이들 증착 테크닉들은 이러한 타입의 필름들에 대해서 완전히 만족스럽지만 이들은 본발명이 그 해결책을 제시하려하는 단점들을 가지고 있다.
따라서, 플라즈마 증착 테크닉에의해서 얻어진 DLC 필름은 가시 영역에서 높은 흡수성을 가지는데 이는 다층 투과(transmission) 창유리의 제조에 불리하며 (투과시 브라운색으로 변하는 것은 아름답지 못하게 여겨지며 창유리을 통해서 투과되는 빛의 양을 제한한다) 그리고 가시 영역에서 작동하는 다층 안에서 이러한 필름의 사용을 크게 제한하게 한다. 마그네트론 스퍼터링에 의해서 증착된 혼합 주석 아연 안티몬 산화물을 주성분으로 하는 필름을 고려했을 때, 이것은 종래 기술로부터 알려진 오버코트들 보다 더 나은 스크래치 방지 특성들을 가지나, 상기 특성들은 붕소 질소화물을 주성분으로 하는 필름을 증착함에 의해서 보다 향상될 수 있다.
이는 붕소 질소화물 필름들이 특정 상들에서 결정화 될 때 유리한 기계적 특성들을 보일 수 있기 때문이다:
- 이론적으로 중간 강도의 그러나 낮은 마찰 계수를 가지는 6각 또는 흑연(graphitic) 상 (붕소의 sp2 혼성화); 그리고
- 높은 강도(50 GPa)의 큐빅 상 (sp3 혼성화)
붕소 질소화물을 주성분으로 하는 필름들은 위에 기술된 특성들과 같은 특성에 가시영역에서의 우수한 투과성(E가 약 4 에서 6eV) 그리고 다른 곳에서 박막으로 증착되는 물질에 필적하는 굴절율(결정학적 상에 따라서 1.6에서 2.2)이 더해진 기계적 성질들을 보이는 흔치 않은 특성을 가진다.
6각 그리고 큐빅 구조의 변형들은 화학적으로, 특히 고온 산화의 관점에서, 매우 비활성적이다. 예를 들어 흑연 변형은 1200℃ 까지 저항성을 가지며 특히 평평한 유리의 형성, 벤딩, 강화 처리들이 수행되는 보통 온도인 700℃ 까지 저항성을 갖는다.
그러나, 이러한 BN 박막들(큐빅 구조는 cBN 으로 6각 구조는 hBN으로 표시)의 넓은 기재상의(임계 사이즈 > 1.5m) 산업적 제조는 몇가지 단점을 가진다:
- 사용될 수 있는 타겟들은 전기적으로 절연성이며(붕소, 비결정 붕소 질소화물, 6각 붕소 질소화물), 따라서 RF(라디오주파수) 바이어스(예를 들어 13.56MHz)의 사용을 요구하며, 이 바이어스는 위에 언급된 임계 기재 사이즈와 잘 조화되지 않는다. 이는 마그네트론 스퍼터링이 일정한 방식으로 그 길이가 2미터 보다 긴 캐쏘드들에 (유사한 특정 디멘전들의 기재들상의 증착에 대하여) 바이어스가, 예를들어 사인곡선형이나 펄스형으로, 상응하는 파장이 캐쏘드의 길이에 비교하여 매우 긴 주파수를 가지는 경우를 제외하고는 사용될 수 없기 때문이다. 따라서, 길이가 3m를 넘는 캐쏘드를 사용하며 라디오주파수 스퍼터링으로(약 13.56Mhz) 일정한 증착을 얻는 것은 매우 어렵다; 그리고
PECVD(플라즈마 향상 화학적 증기 증착) 테크닉의 사용은 또한, RF 바이어싱의 필요와는 별개로, 증착된 필름의 두께의 균일성이 충분한 정밀성(몇 Å 또는 몇 nm)으로 제어되도록 허용하지 않으므로 다루기 힘들다.
본 발명의 목적은 따라서 붕소를 주성분으로하는 박막이 증착되는 것을 허용하게 해주는 적합한 증착 프로세스를 제안함으로써 마그네트론 스퍼터링 증착 프로세스들의 단점을 완화시키는 것이다.
이 목적을 위하여, 기재상에 적어도 하나의 붕소를 주성분으로 하는 박막의 진공 증착을 위한 프로세스가 다음과 같은 특성을 가지게 된다:
- 붕소에 대해서 화학적으로 비활성 이거나 활성인 적어도 하나의 스퍼터링 화학종이 선택된다;
- 주로 상기 스퍼터링 화확종들을 포함하는 이온 시준 빔이 산업적 사이즈의 설비안에 위치한 적어도 하나의 선형 이온 소스를 사용하여 생성된다;
- 상기 빔은 적어도 하나의 붕소를 주성분으로 하는 타겟상으로 겨냥된다.
- 상기 타겟을 마주하는 상기 기재의 적어도 한 표면 부분이 타겟의 이온 폭격에 의해서 스퍼터링되는 상기 물질, 또는 상기 스퍼터링된 물질과 적어도 하나의 스퍼터링 화학종과의 반응으로부터 결과하는 물질이 상기 표면 섹션에 증착되는 식으로 위치된다.
이러한 설비덕분에, 한편으로, 양이온들 중 하나가 전기적으로 전도성을 가지거나 절연성을 가지는 타겟안에 함유되는, 합성 물질의 박막을 얻거나, 다른 한편으로, 특히, 산업적 사이즈를 가지며 진공에서 작동하는, 박막 증착 설비안의 기재의 표면 부분 상에 주로 붕소를 포함하는 적어도 하나의 박막을 얻는 것이 가능하다.
본 발명을 구현하는 바람직한 방법들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 다음의 방법이 선택적으로 또한 사용될 수 있다:
- 이온 증착 소스 와 기재 사이의 상대적인 움직임을 야기하는 작용이 수행된다;
- 선형 이온 소스가 0.2에서 10 keV 사이의, 바람직하게 1에서 5keV 사이 그리고 특히 약 1.5 keV 의 시준 이온 빔을 생성한다;
- 설비내의 압력을 10-5에서 8x10-3 torr 사이의 범위로 만드는 작업이 수행된다;
- 이온 빔과 타겟은 90°와 30°사이의, 바람직하게 60°와 45°사이의 각 α를 이룬다;
- 적어도 상기 선형 이온 증착 소스를 사용하여 스퍼터링될 물질은 기재의 두 개의 상이한 표면 부분들에 동시에 또는 순차적으로 증착된다;
- 적어도 상기 선형 이온 증착 소스를 사용하여 스퍼터링될 물질은 기재의 적어도 하나의 원래(bare) 표면 부분에 증착된다.
- 적어도 상기 선형 이온 증착 소스를 사용하여 스퍼터링될 물질은 적어도 하나의 다른 필름으로 적어도 부분적으로 코팅된 적어도 하나의 기재 부분에 증착된다.
- 추가적인 화학종이 상기 스퍼터링 화학종의 보완종으로서 도입되며, 상기 추가 화학종은 상기 스퍼터링 물질에 대하여 화학적으로 활성적이다;
- 추가 화학종은 상기 추가 화학종을 포함하는 개스를, 예를 들어 기재 근처에, 주입함으로써 얻어진다;
- 주입되는 추가 화학종은 질소 또는 아르곤을 포함하며, 이들만으로 사용되거나 또는 CH4 및/또는 H2의 소량과의 혼합물로서 사용될 수도 있다;
- 다음의 일족으로부터 선택된 물질을 포함하는 타겟이 사용될 수 있다: 비결정 붕소, 큐빅 형태로 결정화된 붕소, 6각 형태로 결정화된 붕소, 알루미늄, 실리콘, 비결정 붕소 질소화물, 6각 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 큐빅 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 실리콘 질소화물, 알루미늄 질소화물, 적어도 이들 물질들의 혼합 질소화물이며, 이 물질은 단독으로 또는 혼합으로 사용된다.
- 타겟은 스퍼터링 화학종의 에너지를 조절하기 위해서 바이어스된다;
- 바이어스된 타겟은 캐쏘드 마그네트론에 고정된다;
- 이온-중화 디바이스는 근처에 위치되며, 근처에 위치된 캐쏘드 마그네트론 또는 전자 인젝터(예를들어 필라멘트의 형태인 열이온 방출 디바이스)를 포함할 수 있으며; 그리고
- 그 이온 빔이 기재에 집속되는, 제 2 이온 소스가 사용된다.
이 발명의 또다른 관점에 따라서, 이 발명은 또한 기재, 특히 유리 기재와 관련한 것이며, 적어도 하나의 기재부분은 다음의 일족으로부터 선택되는 물질을 주성분으로 하는 적어도 하나의 필름을 포함하는 박막 다층으로 코팅된다: 비결정 붕소 질소화물, 6각 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 큐빅 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 실리콘 질소화물, 알루미늄 질소화물, 적어도 이들 물질들의 혼합 질소화물이며, 이 물질은 단독으로 또는 혼합으로 사용된다.
본 발명은 비-제한적인 예시들의 다음의 자세한 기술을 읽고 한 개의 첨부된 도면을 고찰함으로써 보다 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 산업적 사이즈의 챔버안에서 이온 증착 소스를 도시한 도면.
참조 숫자 6으로 표시된 기재는 챔버를 통하며, 특히 이 기재는 타겟(1) 상의 시준 이온 빔(6)에 의한 스퍼터링으로부터 결과하는 스퍼터링된 물질(8)로 코팅된다. 이온 소스는 캐쏘드(3, 4), 애노드(5)가 그리고 이온 빔을 제한할(confine) 수 있게 해주는 자석(2)을 구비한다.
본 발명에 따른 프로세스를 구현하는 바람직한 방법에 있어서, 이 방법는, 산업적 사이즈의 라인 안으로(일반적으로 약 3.5m 의 라인폭), 기재상에 박막을 증착하기 위해, 적어도 하나의 선형 이온 증착 소스를(단일 도면 참조) 삽입하는 단계로 형성된다. 본 발명의 목적을 위하여, 표현 "산업적 사이즈를 가진"은, 한편으로, 그 사이즈가 연속적으로 작용하도록 디자인되는 그리고, 다른 한편으로, 하나의 특성 디멘전이, 예를 들어 기재의 트래블 방향과 수직인 폭이, 적어도 1.5m인 기재를 처리하도록 디자인된 제조 라인을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 목적을 위해서, 표현 "이온 증착 소스"는 선형 이온 소스를 일체화 시키는 완전한 시스템과 타겟과 타겟 홀더를 일체화시키는 디바이스를 의미하도록 이해된다.
이 선형 이온 증착 소스는 처리 챔버안에 위치되며, 이 챔버의 작동 압력은 0.1 mtorr (약 133x10-4 Pa) 그리고 실제로 1x10-5 에서 5x10-3 torr 아래 까지 용이하게 낮춰진다. 이 작동 압력은 일반적으로 마그네트론 스퍼터링 라인의 최저 작동 압력보다 2에서 50 배 더 낮지만, 선형 이온 증착 디바이스는 또한 종래 마그네트론 프로세스의 증착 압력에서 작동할 수 있다.
단일 도면에 도시된 바와 같은 이온 소스의 수단으로 그리고 다음의 증착 조건들을 사용하여:
- hBN으로 만들어진 40.0cm 타겟; 0.75 mtorr 증착 압력; 기체 유량: Ar은 10sccm 그리고 N2 는 2 sccm, 소스는 전력 70W 가짐,
hBN 물질이 원래(bare) 기재(등록상표 Planilux®로 출원인에 의해서 판매되는 유리로서, 상기 유리는 2mm의 두께를 가짐)상으로 스퍼터링되고 예시 1의 다층이 얻어졌다.
예시 1: 유리 (2mm)/hBN (10nm)
예시 2로서 아래에 보인 다층은 출원사(Applicant company)로부터의 저-방사율 타입의 표준 다층에 상응한다:
예시 2: 유리/Si3N4/ZnO/NiCr Ag/ZnO/Si3N4.
예시 1과 유사한 증착 조건들을 사용하여, hBN 필름이 예시 3의 다층 구조를 얻기위해서 예시 2의 다층상에 증착된다:
예시 3: 유리/Si3N4/ZnO/NiCr/Ag/ZnO/Si3N4/hBN(4 nm).
아래의 표는 광학적 특성을 보여준다.
Figure 112008007903832-PCT00001
이 표에서 보여지는 바와 같이, 붕소 질소화물은 광학적 성질을 거의 변경시키지 않으며, TL(%), RL(%) 그리고 흡수율(%)의 값은, 한편으로, 기준 예시가 예시 1과 비교되었을 때, 다른 한편으로, 예시 2와 예시 3의 값들이 비교되었을 때, 변경되지 않거나 단지 약간 변경된다.
아래의 표에 주어진 마찰계수의 측정치들이 보여주는 바와 같이, hBN 필름은 윤활적이다{마찰계수는, 한편으로, 기준 예시와 예시 1 사이에서, 다른 한편으로, 예시 2와 예시 3사이에서 2의 인수(by factor of 2)로 감소된다}.
마찰계수는 선형 왕복 마찰계를 사용하여 측정되었다. 접촉은 10μm/s 와 10 mm/s 사이의 런스피드 (바람직하게 1 mm/s의 정도로) 그리고 0.1N에서 20N 사이의 (바람직하게 3N) 적용된 수직 힘의 핀-온-디스크(pin-on-disk) 타입 이었다. 측정은 상온의 공기중에서 얻어졌다.
Figure 112008007903832-PCT00002
모든 예시에서, 적어도 하나의 선형 이온 증착 소스가 사용되며, 그 작동 원리는 다음과 같다.
선형 이온 소스는, 매우 개략적으로, 애노드, 캐쏘드, 자석 디바이스 그리고 개스 주입 소스를 포함한다. 이 타입의 소스의 예시들은 특히 RU 2 030 807, US 6 002 208 그리고 WO 02/093987에 기술된다. 애노드는 DC 전원에 의해 양의 전위로 올려지고, 애노드와 캐쏘드의 전위차는 근처에 주입되는 개스가 이온화되게 한다. 이 경우에, 주입된 개스는 산소, 아르곤, 질소, 헬륨 또는, 예를 들어 네온과 같은 불활성 개스로 주로 이루어진 개스들의 혼합물 또는 이들 개스들의 혼합물일 수 있다.
다음으로 개스 플라즈마가 (영구 자석 또는 비영구 자석으로 생성된) 자기장의 영향하에 놓이며, 따라서 이온빔을 가속시키고 집속시킨다. 이온들은 따라서 소스밖으로 물질로 스퍼터링하려고 원하는 적어도 하나의 선택적으로 바이어스된 타겟쪽으로 시준되고 가속되며, 빔 전류는 특히 소스의 기하학적 특성, 기체유량, 개스의 성질 그리고 애노드에 인가되는 전압에 의존한다. 특히, 이온 증착 소스의 작동 파라메터들은 시준 이온들에 전달되는 에너지와 가속이 이들의 질량과 이들 스퍼터링 단면 때문에, 타겟을 형성하는 물질의, 집합체(aggregates)를 스퍼터링하기에 충분하도록 적합하게 된다.
이온 소스(들)와 타겟의 개개의 배향은 소스로부터 방출된 이온 빔이 하나 또는 그 이상의 미리 정해진 평균 각도에서 (90°에서 30° 사이, 바람직하게 60°에서 45°사이) 타겟을 스퍼터링하게 배향된다. 스퍼터링된 원자의 증기는 그 폭이 적어도 1 미터 (1.5미터는 이 이상의 크기를 가진 설비가 산업 설비라고 지칭되는 임계 사이즈)인 움직이는 기재에 도달할 수 있어야만 한다. 변형예로서, 타겟은 마그네트론 스퍼터링 디바이스에 일체화될 수 있다.
선택적으로, 기재근처에, 개스 주입 디바이스의 수단으로 개스 또는 플라즈마 형태로 제 2 화학종을 주입하는 것이 가능한데, 이 화학종은 타겟으로부터 오는 스퍼터링되거나 폭격된(bombarded) 물질에 대해서 화학적으로 활성이다.
제조 라인안에 여러개의 소스들을 일체화하고, 소스들이 기재의 동일한 면 상에 또는 기재의 양쪽면 상에, 동시에 또는 순차적으로, 작동하게 하는 것이 가능하다.
따라서, 시준 이온들을 생성하는 선형 이온 소스는 스퍼터-업 모드(위로부터 스퍼터링하는) 및/또는 스퍼터-다운 모드(아래로부터 스퍼터링하는)로 작동할 수 있는 종래 처리(treatment)(마그네트론 스퍼터링) 챔버안으로 도입될 수 있다.
이온 소스가 스퍼터-업 캐쏘드대신에 유리의 전면 상에 스퍼터링-다운(sputtering-down)함에 의해서 다양한 기능성의 다층을 그리고 증착 프로세스의 끝에, 유리의 후면 상에 스크래치 방지 필름을 만들기 위해서 도입되며(예시 1의 증착과 유사함), 이 후면은 기후에 노출되어야만 하는 면이다. 이 명세서에 기술된 프로세스와 동시에, 다층이 스퍼터-다운 프로세스에 의해서 전면에 증착된 후에 붕소를 주성분으로 하는 보호 오버코트를 증착하는 것도 가능하다(특히 예시 3).
필름의 스크래치 방지 특성을 기계적으로 강화하는 것은 상기 필름의 윤활적 특성으로부터 결과한다.
타겟이 충전되어서 아크가 증착 챔버에 나타나는 것을 방지하기위해서, 선형 이온 증착 소스에 이온-중화 디바이스를(예를 들어 필라멘트 형태의 열-이온 전자 방출 소스) 갖추게 하는 것도 가능하다. 이 디바이스는, 예를 들어 근처에서 작동하는 캐쏘드 마그네트론으로부터, 나오는 플라즈마로 구성될 수 있다.
위에 언급된 박막이 증착되는 표면 상의 기재들은 바람직하게 투명하며, 평평하건 또는 휘어져 있건, 유리 또는 플래스틱(PMMA, PC 등)으로 만들어진다.
보다 더 일반적으로, 본 발명에 따른 프로세스는, (기재의 원래 면 또는 기재 상에 미리 증착된 박막 다층상에) 상기 프로세스에 의해서 증착되는 그리고 그 스크래치 저항성이 마그네트론 스퍼터링에 의해서 증착된 보호 필름과 비교했을 때 향상된 적어도 하나의 필름을 포함하는 박막 다층을, 적어도 기재의 면들중 하나 상에, 가지는 기재, 특히 유리 기재를, 산업 사이즈의 챔버 안에서, 제조하는 것을 가능하게 만들어 준다.
요약하면, 본 발명에 따른 프로세스는 윤활 기능성을 가지는 필름이 유리 기능성을 가지는 기재의 적어도 원래 표면 상에 또는 적어도 하나의 기재 부분상에 이미 증착된 다양한 기능성들의 다층상에 증착하는 것을 허용한다.
기재의 제 1 타입에 따라, 특히 유리 기재가, 적어도 하나의 표면 부분상에, 교대로, 특히 은(silver)을 주성분으로 하고, 적외선 및/또는 태양 복사선에서 반사 특성을 가지는 n 개의 기능성 층들(A) 그리고 실리콘 질소화물 또는 실리콘과 알루미늄의 혼합물, 또는 실리콘 옥시-질소화물, 또는 아연 산화물, 또는 주석 산화물 또는 티타늄 산화물에 근거한 유전체로 만들어진 필름 또는 중첩된 필름들을 포함하는 (n + 1)개의 코팅(B)들을, (여기서 n ≥ 1), 포함하는 박막 다층으로 각 기능성 필름(A)이 코팅들(B) 사이에 놓이는 식으로 코팅되며, 다층은 또한 티타늄, 니켈-크롬 또는 지르코늄에 근거한 적어도 하나의 금속 층(C)을 가시영역에서 포함하며, 상기 필름은 질소화물 또는 산화물의 형태로 기능성 필름의 위 및/또는 아래에 위치할 수 있으며, 다층의 최종 필름은 다음으로 스크래치 방지 기능성을 제공하는 필름으로 커버된다.
기재의 제 2 타입에 따라서, 특히 유리 기재가, 적어도 하나의 표면 부분상에 교대하는 높고 낮은 굴절율들을 가지는 유전체로 만들어진 박막의 다층(A)으로 만들어진 가시광 또는 태양광 적외선 영역에서 작동하는 반사-방지 또는 거울 코팅으로 코팅되며, 다층의 최종 필름은 다음으로 스크래치 방지 기능성을 제공하는 필름으로 커버된다.
이렇게 코팅된 이들 기재들은, 특히 차량 선루프, 사이드 창, 앞유리창, 후 미 창, 윙 미러 또는 백미러의 차량 산업에서의 애플리케이션을 위해서 의도된 창유리 조립체들, 또는 건물을 위해 의도된 단일 또는 이중 유리창 유닛, 특히 건물의 실내 또는 실외 창들, 또는, 진열장, 상점 카운터로, 휘어지는 것이 가능한, 또는 착색 타입의 물품을 보호하기 위한 유리창, 또는 컴퓨터의 눈부심방지 스크린, 유리 가구, 유리 난간 또는 오염 방지 시스템을 형성한다.
본 발명은 기재, 특히 유리 기재상에 스크래치 방지 또는 표면-강화 기능을 가지는 박막을 증착하는 프로세스로서 산업상 이용가능하다.

Claims (19)

  1. 기재상에 적어도 하나의 붕소를 주성분으로 하는 박막의 진공 증착 프로세스에 있어서,
    - 붕소에 대해서 화학적으로 비활성이거나 활성인 적어도 하나의 스퍼터링 화학종(species)이 선택되며;
    - 주로 상기 스퍼터링 화학종을 포함하는 이온들의 시준 빔이 산업 스케일의 설비내에 위치된 적어도 하나의 선형 이온 소스를 사용하여 생성되며;
    - 상기 빔은 적어도 하나의 붕소-기반 타겟상에 조준되며; 그리고
    - 상기 타겟을 마주하는 상기 기재의 적어도 하나의 표면 부분이, 타겟의 이온 충돌(ion bombardment)에 의해서 스퍼터링된 상기 물질 또는 상기 스퍼터링된 물질의 적어도 하나의 스퍼터링 화학종과의 반응으로부터 결과하는 물질이 상기 표면 부분에 증착되는 식으로 위치하는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  2. 제 1항에 있어서, 이온 증착 소스와 기재 사이의 상대적인 움직임을 야기하는 작용이 수행되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 선형 이온 소스가 0.2에서 10 keV, 바람직하게 1에서 5 keV 사이, 특히 약 1.5 keV의 에너지를 가진 시준 이온 빔을 생성하는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 설비내의 압력을 10-5 에서 8x10-3 torr 사이의 범위로 취하는 작업(operation)이 수행되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 빔과 타겟이 그 사이에 90°에서 30° 사이, 바람직하게 60°에서 45° 사이의 각 α를 형성하는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 선형 이온 증착 소스를 이용하여 스퍼터링되는 물질이, 기재의 두 개의 상이한 표면 부분들 상에 동시에 또는 연속하여, 증착되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 선형 이온 증착 소스를 이용하여 스퍼터링되는 물질이 기재의 적어도 하나의 원래(bare) 표면 부분에 증착되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 선형 이온 증착 소스를 이용하여 스퍼터링되는 물질이 적어도 하나의 다른 필름으로 적어도 부분적 으로 코팅된 적어도 하나의 기재 부분 상에 증착되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적인 화학종(species)이 상기 스퍼터링 화학종에 보완종으로서 도입되며, 상기 추가 화학종은 상기 스퍼터링된 물질에 대해 화학적으로 활성이며, 추가 화학종은, 예를들어 기재 근처에서, 상기 추가 화학종을 포함하는 개스의 주입에 의해서 얻어지는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  10. 제 9항에 있어서, 주입되는 추가 화학종이 질소 또는 아르곤을 포함하며, 자체로 사용되거나 가능하게 CH4 및/또는 H2의 적은 함량의 혼합물로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 비결정 붕소, 큐빅 형태로 결정화된 붕소, 6각 형태로 결정화된 붕소, 알루미늄, 실리콘, 비결정 붕소 질소화물, 6각 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 큐빅 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 실리콘 질소화물, 알루미늄 질소화물, 및 적어도 이들 물질들의 혼합 질소화물의 군(family)으로부터 선택된 물질을 포함하는 타겟이 사용되며, 이 물질은 단독으로 또는 혼합으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  12. 제 11항에 있어서, 타겟이 스퍼터링 화학종의 에너지를 조절하기 위해서 바이어스되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  13. 제 11항 또는 12항에 있어서, 바이어스된 타겟이 캐쏘드 마크네트론에 고정되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 근처에 위치하는 캐쏘드 마그네트론으로 이온-중화 디바이스가 근처에 위치되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 그 이온 빔이 기재상으로 초점이 맞춰지는(directed), 제 2 이온 소스가 사용되는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 프로세스.
  16. 적어도 하나의 표면 부분에, 특히 은(silver)을 주성분으로 하고, 적외선 및/또는 태양 복사선에서 반사 특성을 가지는 n개의 기능성 층들(A) 그리고 실리콘 질소화물 또는 실리콘과 알루미늄의 혼합물, 또는 실리콘 옥시-질소화물, 또는 아연 산화물, 또는 주석 산화물 또는 티타늄 산화물을 주성분으로 하는 유전체로 만들어진 필름 또는 중첩된 필름들을 포함하는 (n + 1)개의 코팅(B)들을, (여기서 n ≥ 1), 교대로 포함하는 박막 다층으로 각 기능성 필름(A)이 코팅들(B) 사이에 놓이는 식으로 코팅되며, 다층은 또한 티타늄, 니켈-크롬 또는 지르코늄을 주성분으로 하는 적어도 하나의 금속 층(C)을 가시영역에서 포함하며, 상기 필름은 질소화물 또는 산화물의 형태로 기능성 필름의 위 및/또는 아래에 위치할 수 있는, 기재, 특히 유리 기재에 있어서,
    다층의 최종 필름은 비결정 붕소 질소화물, 6각 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 큐빅 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 실리콘 질소화물, 알루미늄 질소화물, 적어도 이들 물질들의 혼합 질소화물의 군(family)으로부터 선택된 물질을 주성분으로 하는 적어도 하나의 최종 필름으로 커버되며, 상기 물질은 단독으로 또는 혼합으로 사용되며, 상기 최종 필름은 제 1항 내지 15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 프로세스에 의해서 증착되는 것을 특징으로 하는, 기재.
  17. 적어도 하나의 표면 부분 상이, 가시광 또는 태양 적외선 영역에서 작용하는 반사 방지 또는 거울 코팅으로 코팅되고, 교대하는 높고 낮은 굴절율들을 가지는 유전체로 만들어진 박막들의 다층으로 만들어진 기재, 특히 유리 기재에 있어서,
    다층의 최종 필름이 비결정 붕소 질소화물, 6각 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 큐빅 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 실리콘 질소화물, 알루미늄 질소화물, 및 적어도 이들 물질들의 혼합 질소화물의 군(family)으로부터 선택된 물질을 주성분으로 하는 적어도 하나의 최종 필름으로 커버되며, 상기 물질은 단독으로 또는 혼합으로 사용되며, 상기 최종 필름은 제 1항 내지 15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 프로세스에 의해서 증착되는 것을 특징으로 하는, 기재.
  18. 기재, 특히 유리 기재로서, 비결정 붕소 질소화물, 6각 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 큐빅 형태로 결정화된 붕소 질소화물, 실리콘 질소화물, 알루미늄 질소화물, 적어도 이들 물질들의 혼합 질소화물의 군(family)으로부터 선택된 물질을 주성분으로 하는 적어도 하나의 필름을 포함하며, 상기 물질은 단독으로 또는 혼합으로 사용되며, 상기 최종 필름은 제 1항 내지 15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 프로세스에 의해서 증착되는 것을 특징으로 하는, 기재.
  19. 제 16 항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 차량 산업, 특히 차량 선루프, 사이드 창, 앞유리창, 후미 창, 윙 미러 또는 백미러를 위해서 의도된 기재이거나, 또는 건물, 특히 건물의 실내 또는 실외 창을 위해서 위도된 단일 또는 이중 창유리 유닛이거나, 또는 진열장, 휘어지는 것이 가능한, 상점 카운터로, 또는 착색 타입의 물품을 보호하기 위한 유리창, 눈부심 방지 스크린, 가능하게 광기전성 시스템을 포함하는, 유리 가구, 디스플레이 스크린, 유리 난간 또는 오염 방지 시스템인 것을 특징으로 하는, 기재.
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