KR20150126627A - 내스크래치성 유리 물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유리 또는 유리 세라믹 기판(8) 상의, 내스크래치성의 비결정형이고 투명한 AlSiN 커버층(9)에 관한 것으로, 상기 커버층의 표면 조도는 현저히 낮아서, 상기 커버층은 조리용기 및 다른 물건들에 대하여 뛰어난 슬라이딩 특성을 갖는다. 상기 커버층(9)은 가시광 영역에서 투명하고, 적외광 영역에서도 대체로 투명하며, 소금물 번인(burn-in)에 대한 화학적 내성이 우수하다.

Description

내스크래치성 유리 물품{SCRATCH-RESISTANT GLASS ARTICLE}

본 발명은 내스크래치성 유리 물품 및 유리 물품의 내스크래치성 표면을 제조하는 방법에 관한 것이다.

광자기 기억 매체는 EP 0　233　062　A2로부터 알려져 있고, 특히, 유리 기판과, 그 위의 보호층과, 그 위의 광자기 메모리층과, 그 위의 또 다른 보호층을 포함한다. 보호층은 AlSiN 및 AlN을 비롯한 다양한 화합물로 성분 Si, Al, O 및 N을 포함한다.

얇은 X선 비결정형 질화알루미늄 또는 질화알루미늄규소 커버층의 제조는 US　4,957,604에 개시되어 있으며, 여기에서는 스퍼터링 방법의 공정 파라미터가 명시되어 있다.

본 출원의 내용에 있어서, "유리 물품"의 정의는 또한 유리 세라믹 물품, 특히 쿡탑(cooktop)을 위한 유리 세라믹 플레이트를 포함한다. 추가적인 적용예는, 벽난로 또는 오븐 창과 같이 높은 열 부하에 노출되는 유리판과, 차량, 항공기 또는 선박의 창과 같이 극저온에 노출되는 판유리를 포함한다. 또 다른 적용 분야는, 예를 들어, 관찰창 위로 물건이 슬라이딩하는 스캐너 금전 등록기 또는 유사한 장비를 위한 내스크래치성 관찰창 및 커버를 포함한다.

EP 1 705 162 A1은, 결정형 물질과 비결정형 물질의 매트릭스로서의 매우 단단한 2상 코팅을 개시하며, 상기 두 물질은 기판 위에 동시에 증착(deposition)됨으로써 친밀하게 혼합된다. 층은 적어도 가시광에 투명하다. 비결정형 물질은 질화규소 Si₃N₄이다. 언급된 결정형 물질은 질화알루미늄 AlN, 질화붕소 BN, 질화갈륨 GaN 및 질화인듐 InN, 및 이들의 합금을 포함한다. 층들은 낮은 팽창 계수를 가져서, 창유리와 같이 열에 의해 심하게 팽창하는 기판 상에 적용될 때 균열 및 박리(delamination) 현상을 초래한다.

DE 10 2007 033 338 B4는, 부피로 X선 비결정형의 모폴로지를 갖는 질화규소층이 증착되어 있는 유리 기판 또는 유리 세라믹 기판을 포함하는, 경질의 재료로 코팅된 유리 또는 유리 세라믹 물품을 개시한다. 질화규소층은 타겟 표면적 1 cm²당　10 와트 초과, 바람직하게는 적어도 12 와트의 전력으로 스퍼터링함으로써 증착시킨다. 질화규소층은 규소 중 5∼10 at% 알루미늄으로 도핑될 수 있다. 2000∼3000의 비커스 경도(Vickers hardness) 수준이 측정되었다. 그러나, 실제로는, 코팅이 만족스러운 화학적 안정성을 갖지 못하는 것으로 확인되었다. 이러한 단점은, 쿡탑의 보호층으로서 사용될 때 표면 상에 소금물이 접촉하여 400∼600℃에서 증발할 경우에 명백히 나타난다. SiN 결합은 파괴되고 SiO를 갖는 부위가 발생하게 되며, 여기서 Na 이온들이 결합하여, 이와 같은 물의 번인(burn-in)이 일어나는 경우 층의 외관에 뚜렷한 변화가 초래된다. Al 도핑층의 또 다른 단점은, 도핑층의 낮은 열 팽창 계수(CTE)에 비해 비교적 높은 열 팽창 계수를 갖는 기판에 적용될 경우 박리 위험이 있다는 것이다.

SiN 코팅으로, 또한 AlN으로 도핑되어도, 큰 경도를 얻을 수는 있지만, 전자 현미경으로 관찰해 보면 표면이 거친 텍스쳐를 갖는다는 것이 명백해진다. 이러한 표면은 둔탁해 보이고, 그러한 커버층 위로는 물건들이 쉽게 미끄러져 이동할 수 없다. 이것은 정지 마찰의 증가에 반영된다. 이것은 조리용기(pot)들을 이동시켜야 하는 쿡탑이나 물건들을 그 위로 슬라이딩시켜야 하는 스캐너 금전 등록기에는 불리한 점이다.

본 발명의 목적은 상기에 언급한 선행 기술의 코팅에 비하여 소금물 번인에 대한 화학적 내성이 더 우수하고 위로 슬라이딩하는 물건들에 대하여 더 우수한 슬라이딩 특성을 갖는 투명한 내스크래치성 코팅을 제공하는 것이다. 뿐만 아니라, 상기 투명한 내스크래치성 코팅은 매우 다양한 유리로부터 선택되는 기판에 더 잘 부착하여야 한다. SiN 층 시스템에 비해, 스크래치 보호성도 추가로 개선되어야 한다.

상기 목적은 독립 청구항들의 특징에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 증착법을 이용하여 AlSiN 커버층을 유리 또는 유리 세라믹 기판 상에 적용한다. 상기 커버층은 비결정형, 특히 X선 비결정형 AlSiN 층으로 이루어지며, 이 때 Al:Si 혼합비는 20:80∼95:5 at%, 바람직하게는 40:60∼85:15 at%, 가장 바람직하게는 50:50∼75:25 at%의 범위이다. Ra < 1.5 nm, 더 좋게는 Ra < 1.0 nm의 표면 조도가 충족된다. 이렇게 하여, 커버층 위로 슬라이딩하는 물건들에 대한 원하는 슬라이딩 특성이 달성되고, 또한, 우수한 스크래치 보호성이 얻어진다.

AlSiN 커버층은, 순수한 AlSiN 층 이외에도, 추가의 층 성분들을 적은 수준으로 포함할 수 있는 층을 의미하기도 한다. 특히, 이러한 층은 추가의 임의적 성분들에 비해 Si 및 Al이 주로 존재하는 질화물 층일 수 있다. 바람직하게는, Al 및 Si는 몰량을 기준으로 층의 질화물 성분의 2/3 이상을 차지한다.

본 발명에 따른 내스크래치성 유리 물품은 쿡탑용 유리 세라믹 플레이트 형태로, 벽난로 및 오븐용 유리창과 차량, 항공기 또는 선박용 유리창으로서, 또는 스캐너 금전 출납기의 커버 형태로, 또는 디스플레이의 관찰창 또는 커버 형태로 제공될 수 있다. 이러한 디스플레이는 또한 특히, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터 및 다른 휴대용 전자 디바이스에서 사용되는 터치 디스플레이일 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 커버층은 높은 내스크래치성 및 내마모성을 제공한다.

따라서, CVD, PVD 및 졸-겔 공정과 같은 다양한 증착 방법이 AlSiN 커버층을 제조하는 데 이용될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 스퍼터링 공정, 특히, 고전력 펄스형 마그네트론 스퍼터링(high power pulsed magnetron sputtering; HPPMS) 공정이라고도 알려진 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(high power impulse magnetron sputtering; HiPIMS) 공정이 이용된다. 이 방법에 의하면, 타겟 표면적 1 cm²당 100 와트 이상의, 타겟 상의 높은 전력 밀도를 얻는 것이 가능하다. 바람직한 전력 범위는 100∼2000 와트/cm²이다. 펄스의 반복 주파수는 500　Hz∼10 kHz 범위이다. 펄스는 또한 펄스 휴지(pulse pause) 사이의 펄스 열(pulse train)로서 방출될 수 있다. 경우에 따라, 스퍼터링 장치 내에 플라즈마를 유지하기 위해, 펄스 열에 뒤이은 펄스 휴지 동안 타겟과 기판 사이에 몇 백 볼트의 전기 전압이 유지될 수 있으며, 상기 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다. 스퍼터링 장치 내의 공정 압력은 비교적 낮은 값(일반적으로 ≤ 5x10^-3 mbar)으로 유지되며, 이것은 언급된 수단들과 함께, 증착된 AlSiN 층의 매우 조밀하고 평활한 텍스쳐를 제공하게 된다.

아래에서는 본 발명의 예시적인 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 커버층을 제조하기 위한 스퍼터링 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 커버층의 확대된 세부구조의 주사 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 3은 선행 기술 커버층의 주사 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 커버층에서 결함 표면적과 표면 조도 간의 관계를 예시한다.
도 5는 유리 세라믹 상의 정지 마찰, Al 도핑 SiN 층 상의 정지 마찰 및 본 발명에 따른 커버층 상의 정지 마찰을 예시한다.
도 6은 본 발명에 따른 커버층의 X선 회절 다이아그램을 도시한다.
도 7은 선행 기술 층의 X선 회절 다이아그램을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 커버층에서의 결함수의 다이아그램을 도시한다.
도 9는 선행 기술 커버층에서의 결함수의 다이아그램을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 커버층의 분광 반사율의 그래프를 도시한다.
도 11은 선행 기술 커버층의 분광 반사율의 그래프를 도시한다.
도 12∼14는 본 발명에 따른 코팅된 유리 물품의 다양한 예시적인 실시형태를 도시한다.

도 1은 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한다. 이 장치를 통과하는 이동 장비가 제공되고, 여기에 로딩 장치(1)에서 기판이 로딩된다. 기판이 록인(lock-in) 챔버(2)에 도달하면 챔버(2)는 진공 수준(< 1x10^-4 mbar)으로 배기된다. 그 후, 기판은 가열 챔버(3)로 이송되고, 또한 챔버(3)는 배기되며, 그 곳에서 소정의 시간 동안 정해진 온도(예를 들어, 300℃)로 유지된다. 그 후, 기판을, 스퍼터링할 재료를 갖는 적어도 하나의 타겟(40)을 포함하는 공정 챔버(4)에 넣는다. 본 발명의 경우, Al:Si 혼합비가 20:80∼95:5 at%, 바람직하게는 40:60∼85:15 at%, 가장 바람직하게는 50:50∼75:25 at%인 Al 및 Si 합금 타겟이 사용된다. 공정 챔버(40)에서 하나 이상의 타겟을 심볼라이징(symbolizing)한다. 공정 가스, 일반적으로 아르곤(Ar)을 공정 챔버(4)에 투입하며, 이로써 그 안에 1.0 x 10^-3∼5.0 x 10^-3 mbar의 전형적인 공정 압력이 도달된다. 공정 챔버 내의 플라즈마를 점화하기 위해 타겟에 음전압을 인가한다. 이로써, 스퍼터링 공정이 시작되어, 그 결과 타겟으로부터의 재료가 기판 위로 이동한다. 공정 중의 평균 전력 밀도는 약 10 W/cm²일 수 있다. HiPIMS 공정 또는 HPPMS 공정으로서 알려진 고전력 밀도 스퍼터링 공정도 적용될 수 있다. 스퍼터링 도중에, 질소(N)가 제어된 방식으로 반응성 가스로서 공급되어, AlSiN 커버층이 기판 상에 형성된다. 이러한 공정에서, 원하는 층 두께가 얻어질 때까지 기판이 하나 이상의 타겟을 반복적으로 지나가도 된다.

그 후, 코팅된 기판을 록아웃(lock-out) 챔버(5)로 이동시키고, 이 챔버(5)는 공정 챔버(4)로부터 밀폐시킨 후 통기 상태로 만들며, 그 후 제거 장치(6)를 통해 제품을 꺼낸다.

도 1의 다이아그램은 추가로, 타겟과 기판 또는 기판 홀더 사이에 인가되는 전압의 제어된 공급을 위해 사용되는 컨트롤러(11) 및 펄스 유닛(10)과 파워 서플라이를 개략적으로 보여주고 있다. 스퍼터링 장치의 추가적인 세부사항은 당업자에게 알려져 있으며 도 1에 도시하지 않았다.

도 2는, 커버층이 약 50:50 at%의 Al:Si 비를 갖는 본 발명에 따른 물품의 코팅된 표면 중 2 ㎛×2 ㎛ 크기의 사각형의 세부사항을 보여준다. 명암값은 10.0 nm∼0.0 nm의 스케일을 나타낸다. 도 2는 0.4∼1.2 nm 범위의 평균 조도 Ra[nm] 및 0.5∼1.5 nm 범위의 제곱 평균 제곱근 조도 RMS[nm]의 측정값을 기재한 표를 포함한다. 측정된 값은 원자력 현미경(AFM)을 이용하여 얻었다. 따라서, 층은 매우 평활하고 균일한 토포그래피를 갖는다. 층이 평활할수록, 외부 물건, 예를 들어 마모성 입자를 견뎌야 하는 공격 포인트가 적어질 것이다. 이러한 이유로, 평활한 표면은 동일한 표면 경도를 갖는 거친 표면보다 내스크래치성이 더 크다. 이물질은 평활한 표면 위에서 쉽게 슬라이딩할 수 있어서 층 표면 내의 요철부에 포집되지 않을 것이다. 비교 시험은, Ra > 1.5 nm의 조도는 스크래치에 대한 감수성을 현저히 증가시킨다는 것을 보여주었다. 따라서, 특히 Ra < 1.5 nm, 더 좋게는 Ra < 1.0 nm의 조도를 갖는 층이 스크래치에 특히 취약하지 않다.

도 3은 10 at%의 Al 도핑을 갖는 SiN 층을 포함하는 비교 샘플의 2 ㎛×2 ㎛ 크기의 세부사항을 보여준다. 이 샘플을 또한 원자력 현미경으로 스캐닝하였다. 명암값은 15.0 nm∼0.0 nm의 스케일을 나타낸다. 측정된 RMS 조도값과 Ra 조도가 토포그래피 사진 다음에 도시된다. 평균 조도(Ra)는 1.3∼1.9 nm이고, 제곱근 평균 제곱 조도(RMS)는 1.6∼2.4 nm이다.

조도값은 또한 커버층의 결함 표면적의 크기에 영향을 준다. 도 4는, Al:Si 비가 약 50:50 at%인 AlSiN 커버층의 결함 표면적과 조도값 간의 관계를 보여준다. 가로좌표는 공정 가스 압력 p(Pa)을 나타내고, 왼쪽 세로좌표는 상대 결함 표면적 ΔA/A₀(%)를 나타내며, 오른쪽 세로좌표는 평균 조도 Ra(nm)를 나타낸다. 그래프는 낮은 공정 가스 압력이 낮은 조도값을 얻는 데 유익하다는 것을 보여준다.

쿡탑 분야에 있어서 AlSiN 커버층의 적용을 위해서는, 조리용기가 쿡탑 위로 쉽게 슬라이딩하는 것이 중요하다. 그러한 조리용기는 특히 스테인레스 스틸로 제조된다. 도 5는, 여러 실시형태의 쿡탑에 대한, 스테인레스 스틸에 대한 정지 마찰(μ)의 막대 그래프를 보여준다. 왼쪽에 있는 샘플 1은 비코팅 유리 세라믹을 가르키고, 중간에 있는 샘플 2는 유리 세라믹 위의 AlSiN 커버층을 가르키며, 오른쪽에 있는 샘플 3은 유리 세라믹 위에 10 at% Al 도핑을 갖는 SiN 층을 가르킨다. 막대는 복수회 측정의 평균을 나타낸다. 이 다이아그램은, 쿡탑 분야에 적용할 때, DE　10 2007 033 338 B4에 따른 알루미늄 도핑 SiN 코팅이 본 발명에 따른 코팅보다 정지 마찰의 면에서 덜 바람직하다는 것을 나타낸다.

쿡탑에 적용할 때의 알루미늄 도핑 SiN 코팅의 또 다른 단점은 쿡탑에서 소금물의 번인 위험이 있다는 것이다. 소금물이 쿡탑 위에서 증발할 때, 소금물은 Si와 N 사이의 결합을 파괴하고, SiO 부위가 생길 수 있으며, 여기에 Na 이온이 부착할 수 있다. 이로 인해 쿡탑 위의 SiN 층의 바람직하지 않은 현저한 시각적 변화가 초래된다.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 AlSiN 코팅은 다른 층 성분들을 더 포함해도 좋다. 그러나, Al과 Si가 다른 임의적 성분들보다 우세하게 존재한다. 설명된 예시적 실시형태에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 층 성분들은 원소 붕소, 티탄, 크롬, 지르코늄, 하프늄 및 탄소 중 1종 이상의 탄화물 및/또는 질화물 및/또는 탄질화물 및/또는 산화물을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 코팅의 유익한 특성을 얻기 위해서는, 이러한 층 성분들의 함량이 바람직하게는 1/3을 초과해서는 안 된다(즉, Al 및 Si가 질화물 및 산화물 성분의 적어도 2/3가 되어야 한다). 바람직하게는, 이러한 층 성분들은 Al과 Si의 총 몰량의 1/4 이하, 특히 바람직하게는 15% 이하를 구성해야 한다. 상기에 언급한 층 성분들은 또한, 스테인레스 스틸에 대한 본 발명에 따른 층의 낮은 정지 마찰값 이외에도, 동적 마찰을 감소시킬 수 있어 유익하다. 따라서, 마모 보호도 개선된다.

나아가, 광 투과율을 줄이기 위해 탄화물 및 탄질화물이 추가로 사용될 수 있다.

본 발명의 낮은 조도값을 달성함에 있어서 유리한 점은 또한, AlSiN 층이 본 발명에 따른 공정 조건 하에서 비결정형이라는 사실이다. 이것은 X선 회절 프로파일을 보여주는 도 6에 의해 입증된다. X선 빔의 입사각은 선호되는 방향(100)에 해당한다. 가로좌표는 X선 회절의 개방각, 2 세타(θ)를 나타낸다. 세로좌표는 카운트를 나타낸다. 이 다이아그램은 추가로, AlN 결정이 샘플 중에서 검출될 수 있다면, AlN 결정에 대한 X선 회절 현상의 세타 위치를 나타내는 플래그(위에 사각형을 갖는 수직선)를 포함한다. 따라서, 카운트가 플래그로 마킹된 모든 위치에서 증가하였다면, 그 샘플은 AlN 미소결정을 포함한다고 가정할 수 있다. 그러나, 도 6은 본 발명에 따른 공정 조건을 이용하면 AlN 미소결정을 포함하지 않는 커버층을 제조할 수 있다는 것을 보여준다. 따라서, 본 발명에 따른 커버층은 또한 X선 비결정형이다. 제조된 AlSiN 커버층 표면의 놀라운 평활도는 적어도 AlN 미소결정이 없음으로 인한 것이 아니다.

도 7은 EP 1 705 162 A1에 개시된 결정형/비결정형 2상 SiN/AlN 커버층의 X선 회절 다이아그램을 보여준다. 또한, 결정형 AlN이 존재하는 경우 가장 높은 카운트를 갖는 2 세타 위치가 가로좌표 상에 표시되어 있다. 이 다이아그램은 샘플 중에서 결정형 AlN 분획이 검출될 수 있음을 보여준다.

본 발명에 따른 AlSiN 커버층의 낮은 층 조도는, 적용 테스트를 수행한 후, 결함 크기에 따라 분류할 때, 적은 수의 결함을 야기한다. 도 8은 본 발명에 따른 AlSiN 커버층에 대한 결함 등급에 있어서의 결함수를 도시하고, 도 9는 10 at% Al 도핑을 갖는 알루미늄 도핑 SiN 층에 대한 유사한 도면이다. 등급 크기 5의 결함이 약 25개 있고 등급 크기 12를 넘는 결함이 없어, 본 발명에 따른 AlSiN 커버층은 도 9에 따른 Al 도핑 SiN 층보다 더 우수한 스크래치 보호를 제공한다. 도 9에는, 등급 크기 5의 결함이 약 80개 있고, 등급 크기 약 20에서야 결함수가 0이 된다.

결함의 등급 크기는 결함의 표면적에 해당한다. 특히, 등급 크기는 평가 카메라의 화소의 수를 말한다. 화소는 약 25 ㎛×25 ㎛의 크기를 갖는다. 따라서, 예를 들어, 등급 크기 5는 가장자리 길이(edge length)가 125 ㎛ 이하인 결함을 포함한다.

쿡탑은 대개 그 위에 인쇄된 장식을 가지며, 이것은 흑색의 유리 세라믹과 함께 커버층을 통해 잘 보여야 한다. 따라서, 코팅이 가시 스펙트럼에서 가능한 한 적게 반사 및 흡수되는 것이 바람직하다. 층의 굴절률은 가능한 한 작아야 한다. 도 10은, 빛의 가시 및 적외 스펙트럼의 파장에 대한, 본 발명에 따른 AlSiN 커버층의 분광 반사율을 보여주고, 도 11은 DE 10 2007 033 338 B4에 개시된 Si₃N₄에 대한 분광 반사율을 보여준다. 본 발명에 따른 AlSiN 층의 반사율(도 10)은 선행 기술의 Si₃N₄ 층의 반사율(도 11)보다 일반적으로 낮으며, 가시 스펙트럼에서의 피크 값이 0.2에 가까운 반면, 도 11의 경우, 피크 값이 가시 스펙트럼에서 부분적으로 0.30 및 0.35에 있다. 본 발명에 따른 코팅을 제조할 때, 코팅 전 또는 중에 기판을 더 고온으로 만들기 위해 기판 히터를 이용하는 것이 유익하며, 이것은 조밀한 층의 형성을 촉진한다. 가열은 단순한 복사 히터를 이용하여 수행할 수 있다. 대안으로, 플래시 램프 어닐링과 같은 펄스형 공정을 이용하는 가열이 유용할 수 있다. 또한, 층 재료 또는 기판에 맞는 레이저를 이용하여 코팅 전 또는 중에 기판을 가열함으로써 층의 증착에 긍정적으로 영향을 미칠 수 있다.

본 발명에 따른 층의 경도와 스크래치 보호 성능은 제조에 이은 처리에 의해서도 개선될 수 있다. 오븐에서의 단순한 열 처리 이외에도, 플래시 램프 가열 또는 레이저 처리가 이용될 수 있다.

요약하면, 본 발명은 표면 조도가 현저히 낮아서 조리용기 및 기타 물건들에 대해 우수한 슬라이딩 특성을 갖는 내스크래치성, 비결정형의 투명한 AlSiN 커버층을 제공하는 것이라고 말할 수 있다. 상기 커버층은 가시광 영역에서 투명하고 적외광 영역에서도 대체로 투명하며 소금물 번인에 대한 화학적 내성도 우수하다. 커버층이 더 낮은 광 투과율을 나타내길 원한다면, AlSiN 층이 원소 붕소, 티탄, 크롬, 지르코늄 및 하프늄 중 1종 이상의 탄화물 또는 탄질화물을 추가로 포함해도 좋다.

이하에서는 본 발명에 따른 유리 물품의 몇몇 실시형태에 관해 설명한다. 도 12는 횡단면도로 나타낸 본 발명의 기본 실시형태이다. 본 발명에 따른 유리 물품(7)의 경우, 표면(80, 81)을 갖는 평평한 또는 시트형의 유리 또는 유리 세라믹 기판(8)이 바람직하게 사용된다. 표면(80) 상에 도시된 예에서, 적어도 한 표면 상에, 본 발명에 따른 AlSiN 커버층(9)이 증착된다. AlSiN 커버층(9)의 층 두께는 0.5 ㎛∼5 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛∼2 ㎛ 범위이다. 바람직하게는, 적어도 하나의 사용 표면이 코팅된다. 따라서, 유리 세라믹 쿡탑의 유리 세라믹 플레이트 형태의 유리 물품(7)의 경우, 코팅된 표면(80)은 유리 세라믹 플레이트의 위쪽 표면이 된다. 디스플레이 커버, 예를 들어 터치 스크린 형태의 유리 물품(7)의 경우, 커버층(9)을 갖는 표면(80)은 그에 따라 사용자를 향하는 커버의 외측 표면이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 도 13의 예에 도시된 바와 같이, 커버층(9)에 더하여 마감층(12)이 제공될 수 있다. 마감층(12)은 커버층(9) 위에 증착된다. 특히, 마감층(12)은 가시성 또는 마찰성을 조절하기 위해 제공될 수 있다. 마감층에 적합한 재료로는 특히 원소 알루미늄, 규소, 붕소, 지르코늄, 티탄, 크롬, 니켈 중 1종 이상의 산화물, 질화물, 탄질화물 및 산질화물을 포함하는 군으로부터의 1종 이상의 물질이 있다.

특정 상황 하에서는, 그러한 마감층(12)이 층 두께에 따라 코팅 전체의 기계적 특성을 손상시킬 수도 있다.

따라서, 이러함 마감층(12)은 얇게 유지하는 것이 바람직하다. 그러므로, 일반적으로, 설명된 예시적 실시형태에 한정되지는 않지만, AlSiN 커버층(9)의 층 두께보다 얇은 층 두께를 갖는 마감층(12)이 AlSiN 커버층(9) 위에 증착된다. 그러한 마감층(12)의 층 두께는 1∼500 나노미터 범위인 것이 특히 바람직하고, 1∼200 나노미터 범위인 것이 가장 바람직하다.

또 다른 실시형태에 따르면, 중간층(13)이 증착될 수 있다. 도 14는 각각의 예시적 실시형태를 보여준다. AlSiN 커버층은 먼저 증착된 중간층(13) 위에 증착된다. 중간층(13)의 목적은 커버층(9)의 부착을 개선시키는 것이다. 중간층(13) 역시 얇게 유지하는 것이 바람직하다. 개선에 따르면, 중간층(13)은 층 두께가 1∼500 나노미터 범위, 바람직하게는 1∼200 나노미터 범위, 더 바람직하게는 1∼50 나노미터 범위이다. 마감층(12)과 마찬가지로, 중간층에 적합한 재료는 특히 원소 알루미늄, 규소, 붕소, 지르코늄, 티탄, 크롬, 니켈 중 1종 이상의 산화물, 질화물, 탄질화물 및 산질화물을 포함하는 군으로부터의 1종 이상의 물질이다.

1 로딩 장치
2 록인 챔버
3 가열 챔버
4 공정 챔버
5 록아웃 챔버
6 제거 장치
7 유리 물품
8 기판
9 커버층
10 파워 서플라이 및 펄스 유닛
11 컨트롤러
12 마감층
13 중간층
40 타겟
80, 81 8의 표면

Claims (14)

1. - 유리 또는 유리 세라믹으로 만들어진 기판(8); 및
   - 20:80∼95:5 at%, 바람직하게는 40:60∼85:15 at%, 가장 바람직하게는 50:50∼75:25 at% 범위의 Al:Si 혼합비를 가지고, Ra < 1.5 nm, 더 좋게는 Ra < 1.0 nm의 표면 조도를 나타내는, 증착(deposition)에 의해 상기 기판 상에 적용된 AlSiN 커버층(9)
   을 포함하는 내스크래치성 유리 물품(7).
2. 제1항에 있어서, 상기 AlSiN 커버층(9)이 가시광선 및 적외선에 투명한 것인 내스크래치성 유리 물품(7).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 AlSiN 커버층(9)이 X선 비결정형인 내스크래치성 유리 물품.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버층(9)이 15 GPa 초과, 바람직하게는 20 GPa 초과, 더 바람직하게는 25 GPa 초과의 경도를 나타내는 것인 내스크래치성 유리 물품.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버층(9)이, μ < 0.25의 금속체에 대한 정지 마찰(μ)을 나타내는 것인 내스크래치성 유리 물품.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버층(9)이 빛의 가시영역에서 0.15 미만의 평균 반사율을 나타내는 것인 내스크래치성 유리 물품.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버층의 층 두께가 0.5 ㎛∼5 ㎛, 바람직하게는 0.5∼2　㎛ 범위인 내스크래치성 유리 물품.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버층(9)이 원소 붕소, 티탄, 크롬, 지르코늄, 하프늄 및 탄소 중 1종 이상의 탄화물, 질화물, 탄질화물 또는 산화물 1종 이상을 포함하는 것인 내스크래치성 유리 물품.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 쿡탑(cooktop)용 유리 세라믹 플레이트 형태로, 또는 벽난로 및 오븐용 유리창과, 차량, 항공기 또는 선박용 유리창으로서, 또는 스캐너 현금 출납기용 커버 형태로, 또는 디스플레이의 관찰창 또는 커버 형태로 제공되는 것인 내스크래치성 유리 물품.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버층(9) 위에 증착된 마감층(12)을 포함하고, 상기 마감층은 AlSiN 커버층(9)의 두께보다 얇은 두께를 가지며, 상기 마감층(12)은 원소 알루미늄, 규소, 붕소, 지르코늄, 티탄, 크롬, 니켈 중 1종 이상의 산화물, 질화물, 탄질화물 및 산질화물을 포함하는 군으로부터의 1종 이상의 물질을 포함하는 것인 내스크래치성 유리 물품.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AlSiN 커버층(9)의 두께보다 얇은 두께를 갖는 중간층(13)을 포함하고, 상기 커버층(9)은 상기 중간층(13) 위에 증착되며, 상기 중간층(13)은 원소 알루미늄, 규소, 붕소, 지르코늄, 티탄, 크롬, 니켈 중 1종 이상의 산화물, 질화물, 탄질화물 및 산질화물을 포함하는 군으로부터의 1종 이상의 물질을 포함하는 것인 내스크래치성 유리 물품.
12. a) 20:80∼95:5　at%, 바람직하게는 40:60∼85:15　at%, 가장 바람직하게는 50:50∼75:25 at%의 Al:Si 혼합비로 Al 및 Si 합금 타겟을 포함하는 스퍼터링 장치에 유리 또는 유리 세라믹 기판(8)을 제공하는 단계; 및
    b) 0.01∼1.5 Pa 범위의 공정 압력에서 타겟 표면적 1 cm²당 10∼2000 W 범위의 전력으로, 스퍼터링된 입자를 방출하는 단계
    를 포함하는, 유리 물품의 내스크래치성 표면을 제조하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 스퍼터링 공정으로서 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(HiPIMS) 공정을 이용하고, 이와 함께, 펄스 휴지 동안 플라즈마를 유지하는 것을 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 펄스 휴지 동안, 타겟과 기판(8) 사이에 음전압 또는 AC 전압을 유지하는 것을 포함하는 방법.

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