KR20180110145A - 화학량론적 조성 제어를 이용하여 형성된 금속 아일랜드 층(들)을 포함하는 코팅된 물품, 및/또는 이의 제조방법 - Google Patents

화학량론적 조성 제어를 이용하여 형성된 금속 아일랜드 층(들)을 포함하는 코팅된 물품, 및/또는 이의 제조방법 Download PDF

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가디언 글라스, 엘엘씨
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Abstract

특정 실시예는 기판(예컨대 유리 또는 다른 기판) 상에 형성되는 금속 아일랜드 층(MILs)의 목적하는 패턴의 적합성 및/또는 균일성을 개선하기 위한 기술 및/또는 관련 제품에 관한 것이다. 특정 실시예는 레이저 또는 다른 에너지원 또는 자기장 보조 기술을 사용하여 MIL을 형성하고, 그렇지 않으면 예컨대 MIL이 바람직한 구성으로부터 벗어나게 할 가능성이 있는 비균일성을 보상한다. 예컨대, 레이저 또는 다른 에너지원은 기판 상에 열을 도입하고, 펄스화된 레이저 증착을 가능하게 하며, 증착될 MIL 금속을 포함하는 타겟을 래스터링, MIL이 형성될 기판 등을 래스터링할 수 있다. 이러한 및/또는 다른 기술은, 예컨대 기판의 내포된 비균일성을 보상함으로써 및/또는 MIL이 형성되는 방식에서 비균일성을 선택적으로 형성함으로써 MIL이 목적하는 패턴으로 기판 상에 형성될 수 있도록 이용될 수 있다.

Description

화학량론적 조성 제어를 이용하여 형성된 금속 아일랜드 층(들)을 포함하는 코팅된 물품, 및/또는 이의 제조방법
본 발명의 특정 실시예는 금속 아일랜드 층(들)을 포함하는 코팅된 물품, 및/또는 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명의 특정 실시예는 기판(예컨대, 유리 또는 다른 투명 기판) 상에 형성되는 금속 아일랜드 층(들)을 목적하는 패턴으로 균일성 및/또는 적합성을 개선하기 위한 기술, 및/또는 관련 제품에 관한 것이다.
한 쌍의 전도성 및 비전도성 물질 사이의 계면에서, 벌크 유전체 또는 금속 광학 상호 작용과는 다른 방법으로 빛과 상호 작용하는 전자적 상태가 존재한다. 이러한 상태는 표면 플라스몬(surface plasmon)으로 알려져 있다. 금속 아일랜드 층(Metal Island Layers, MILs)은 해당 기술 분야에 알려져 있고, 표면 플라스몬(SP) 효과를 사용한다.
금속 아일랜드 층(MIL)은 일반적으로 투명 기판(예컨대, 유리 기판과 같은) 상에 위치하는 이른바 불활성 또는 귀금속의 비연속적인, 또는 연속적이고 단절된 층을 포함한다. 은, 구리, 및/또는 다른 금속이 다른 경우에 금 대신에 사용될 수 있지만, 금은 종종 전도성 귀금속으로 사용된다. 불활성 또는 귀금속은 종종 내구성의 이유에서 선호되며, 높은 전도성이 더 강한 플라스몬을 생성하는 것으로 믿어지기 때문에 선호된다. 도 1은 기판(102) 상에 금속 아일랜드 층(104)의 개략도이다. 금속 아일랜드들(106a-106e)은 이격되어 있고, 그로부터 연장된 영역은 표면 플라스몬을 나타낸다.
제어된 SP 효과를 이용함으로써, 이론상으로 적어도 MIL은 고전적인 흡수 접근법을 피하면서, 새로운 광학 특성을 얻게 할 수 있다. 즉, MIL의 형성을 통해 큰 유전체/금속부를 형성함으로써, 이론상으로 적어도 특이한 광학 특성은, 예컨대 아일랜드들의 기하학적 형태, 아일랜드 물질의 광학 및 전도 특성, 및 둘러싸는 유전체 물질의 광학 특성과 관련된 매우 조정 가능한 광학 특성이 얻어질 수 있다. 착색은, 예컨대 일반적으로 물질의 전도성뿐만 아니라 금속 아일랜드들의 길이, 폭, 높이, 및 밀도에 따라 달라진다. 이러한 코팅된 물품의 착색은 벌크 물질을 이용하여 형성된 코팅된 물품보다 덜 각도 의존적인 경향이 있다.
고전적인 흡수층과는 현저히 다른 이러한 접근법의 하나의 이점은 상대적으로 얇은 물질의 층을 이용하므로(즉, MIL 내의 물질), 두껍거나 천천히 적층된 물질에 대해 엄청나게 비싼 비용일 수 있는 다량 및/또는 고속 제조 공정에 적합하다는 것이다.
예컨대, 이론상으로 적어도 흡수-유사 효과가 경제적인 방법으로 스퍼터 증착을 통해 실행될 수 있는 것이 이해될 것이다. 이와 관련하여, 연속 증착 플럭스로부터 초기 단계 박막 성장은 퍼컬레이션 한계(percolation limit)에 도달할 때까지 최초 아일랜드 형성으로부터 진행되는 것이 알려져 있다. 아일랜드들은 퍼컬레이션 한계에서 연결되고, 궁극적으로 연속층이 형성될 때까지 상호 연결되지만 서브-연속층(sub-continuous layer)을 형성한다. 따라서, 이론상으로 MIL은 스퍼터링 기술을 이용하여 연속층보다 더 빠르게 형성될 수 있다.
불행히도, 그러나, 예컨대 종래의 스퍼터 증착 기술을 통해, 기판 상에서 MIL 형성을 제어하는 것은 어렵다. 아일랜드 형성의 상세한 특성 및 따라서 아일랜드 치수는 기판 온도, 기판 형상(morphology), 표면 물질과 증착된 종들 사이의 화학적 상호 작용, 증착된 종들의 키네틱 에너지의 민감한 기능이다. 표면 조건, 화학적 상호 작용, 에너지 플럭스 등에 대한 MIL의 민감성 때문에, 본 발명자들은 MIL이 일반적으로 특히 실험실 규모의 치수를 넘어선 규모로 시도가 이루어진 경우에, 비균일하게, 또는 목적하는 패턴과 상이하게 형성하는 것을 관측했다. 예컨대, 스케일링(scaling)은 4 평방 인치 실험실 실험조차 어려워졌다.
따라서, 예컨대 빠르고 비용 효율적인 방법으로 코팅된 물품이 신규한 광학 특성을 갖도록, MIL을 형성하기 위해 개선된 기술을 개발하는 것이 바람직하다는 것이 이해될 것이며, 여기서 MIL 형성은 매우 균일하고 및/또는 목적하는 패턴을 따른다.
특정 실시예에서, 기판에 의해 지지되는 금속 아일랜드 층을 포함하는 코팅된 물품의 제조방법이 제공된다. 기판은 코팅될 표면을 갖는다. 코팅될 표면 중 하나 이상의 영역에서 국소적인 표면 화학량론적 조성을 선택적으로 변형시킨다. 선택적 변형 결과로 적어도 부분적으로 정의되는 목적하는 패턴으로 상기 기판의 표면 상에 직접적으로 또는 간접적으로 금속 아일랜드 층을 형성한다.
특정 실시예에서, 코팅될 표면을 갖는 기판을 포함하는 코팅된 물품의 제조방법이 제공된다. 복수의 아일랜드들을 포함하는 층은 코팅된 물품의 제조 시에 코팅될 표면 상에 형성된다. 서로 상이한 제1 타겟 및 제2 타겟을 공동-스퍼터링한다. 레이저를 이용하여 물질의 스퍼터링을 선택적으로 조절하여, 기판 상에 아일랜드들을 포함하는 층 형성 시에 코팅될 표면에서 일어나는 화학적 상호 작용을 조절한다. 상기 아일랜드들 각각은 금속을 포함하고, 상기 아일랜드들은 함께 표면 플라스몬 효과를 생성하여 코팅된 물품이 목적하는 광학적 외관을 갖도록 한다.
본 명세서에 기재된 기술에 의해 제조된 코팅된 물품도 고려된다.
본 명세서에 기재된 특징, 측면, 이점 및 실시예는 다른 양태를 실현하기 위해 조합될 수 있다.
이들 및 다른 특징들 및 이점들은 도면과 관련하여 예시적인 실시양태의 이하 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 그리고 더욱 완전히 이해될 수 있다:
도 1은 기판 상의 금속 아일랜드 층의 개략도이다;
도 2는 특정 실시예에 따라서, 목적하는 아일랜드 형상을 얻기 위해 고유한 비균일성이 어떻게 보상될 수 있는지를 보여주는 그래프이다;
도 3은 특정 실시예에 따라서, 레이저 또는 다른 에너지원이 기판 상에 열적 패턴을 인쇄하도록 사용될 수 있고, 따라서 어떻게 아일랜드 형성에 영향을 미칠 수 있는지를 입증하는 것을 돕는다;
도 4는 특정 실시예에 따라서, 레이저 또는 다른 에너지원 또는 자기장이 표면 화학량론적 조성(stoichiometry)을 제어하도록 사용될 수 있고, 따라서 어떻게 아일랜드 형성에 영향을 미칠 수 있는지를 입증하는 것을 돕는다;
도 5는 특정 실시예에 따라서, 레이저 또는 다른 에너지원 또는 자기장이 래스터링에 의해 또는 하나 이상의 타켓에 영향을 줌으로써 물질 화학량론적 조성을 제어하도록 사용될 수 있고, 따라서 어떻게 아일랜드 형성에 영향을 미칠 수 있는지를 입증하는 것을 돕는다; 및
도 6은 특정 실시예에 따라서, 기판 상에 금속 아일랜드 층을 형성하는 공정을 나타내는 흐름도이다.
특정 실시예는 기판(예컨대, 유리 또는 다른 투명 기판) 상에 형성되는 금속 아일랜드 층(MILs)에 대해 목적하는 패턴에 적합성, 및/또는 균일성을 개선하기 위한 기술, 및/또는 관련 제품에 관한 것이다. 특정 실시예는, 레이저 또는 다른 에너지원 또는 자기장 보조 기술을 사용하여 MIL을 형성하고, 그렇지 않으면 예컨대 MIL이 목적하는 구성으로부터 벗어나게 할 가능성이 있는 비균일성을 보상한다. 예컨대, 아래 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 레이저 또는 다른 에너지원은 기판 상에 열을 도입하고, 펄스화된 레이저 증착을 가능하게 하며, 증착될 MIL 금속을 포함하는 타겟을 래스터링, MIL이 형성될 기판 등을 래스터링하기 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 자기장은 기판 상에 부분적으로 MIL 형성에 영향을 미치는 국소화된 효과를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이와 관련하여, 조정 가능한 스퍼터링 자석 막대를 이용하여 높은 정도의 자기장의 제어를 얻을 수 있고(따라서 물질 형성), 자석 막대 또는 자기장을 제어하는 다른 수단은 목적하는 MIL 패턴을 생성하도록 기판 균일성을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 이들 및/또는 다른 기술은 MIL이 목적하는 패턴으로 기판 상에 형성될 수 있도록 이용될 수 있다.
도 2는 특정 실시예에 따라서, 목적하는 아일랜드 형상을 얻기 위해 고유한 비균일성이 어떻게 보상될 수 있는지를 보여주는 그래프이다. 도 2에서 실선은 목적하는 아일랜드 형성을 나타낸다. 이 실시예의 목적을 위해, 아일랜드 크기(D)가 기판에 걸쳐 일정한 것이 바람직하다. 도 2에서 파선은 고유의 비균일성이 기판 상의 위치의 함수로 아일랜드 크기에 어떻게 영향을 미치는지를 나타낸다. 도 2에서 점선은 파선의 정반대이다. 목적하는 아일랜드 크기 분포를 얻기 위해(상기 언급한 바와 같이 이 실시예에서 균일한), MIL 형성 공정은 점선으로 나타내는 프로파일을 본질적으로 생성하도록 제어될 수 있다. 즉, 파선은 표면 조건, 화학적 상호 작용, 에너지 플럭스, 및/또는 다른 비균일성이 아일랜드 형성에 미치는 영향을 보여준다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, MIL 성장은 아일랜드들을 형성하는 흡착원자(adatoms)의 키네틱 에너지, 기판 온도, 증착될 물질(들) 및 사용될 기판 및/또는 타켓에 대한 화학적 상호 작용, 및 표면 조도에 의해 영향받을 수 있다. 발명자들은 키네틱 에너지 및 조도 인자들이 일반적으로 MIL 형성 장치를 통해 제어되거나 제어 가능한 것을 깨달았다(예컨대 그 사이에서 사용되는 스퍼터링 장치 및/또는 공정 파라미터). 따라서, 특정 실시예는 상기 기재된 것들 및/또는 다른 인자들 중 하나 이상을 주로 타켓팅함으로써 목적하는 패턴의 적합성 및/또는 균일성을 개선하는 것에 초점을 맞춘다. 그러나, 특정 실시예는 비균일성의 이들 첫번째 소스(source) 이외에, 또는 대신에 키네틱 에너지 및/또는 표면 조도 조절을 통해 MIL 형성에 영향을 미치려고 할 수도 있음이 이해될 것이다.
특정 실시예는 균일한 MIL 층들의 형성을 참조하지만, 일부 예에서 기판의 다른 영역에서 비균일성이 바람직할 수 있음이 이해될 것이다. 예컨대, 특정 실시예는 착색된 유리, 및/또는 다른 색 제어 어플리케이션을 시뮬레이트 하기 위해 이용될 수 있다. 이 경우에, 전체 보이는 영역에 걸쳐 MIL 형성의 높은 균일성이 바람직할 수 있다. 다른 예로서, 본 명세서에 기재되는 실시예 기술은, 예컨대 분극 효과; 신호들(signage); 광기전, 전기 변색 또는 다른 전자 어플리케이션용 도전성 경로; 조류 친화형 유리; 로고스(logos); 및/또는 등과 같은 어플리케이션에서 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이 경우에, MIL 형성부와 비형성부 사이의 강한 경계 확정이 바람직할 수 있고, 본 명세서에 기재된 기술은 적합한 패턴(들)의 이러한 생성을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 본 명세서에 기재된 기술은 기판에 상대적인 입사각의 함수로서 코팅이 어떻게 빛과 어떻게 상호 작용하는지를 제어하는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 일부 경우에, 본 명세서에 기재된 기술들은 각도 의존성을 감소시키기 위해 이용될 수 있지만(예컨대 전체 각에서 동일하거나 사실상 동일한 색을 제공하는 것을 돕기 위해), 본 명세서에 기재된 기술은 다른 경우에 각도 의존성을 향상시키기 위해 이용될 수 있다(예컨대, 하늘에서 높은 태양으로부터와 같이 특정 각도에서 빛을 차단하는 것을 돕기 위해). 효과는 길이, 폭, 높이, 밀도, 및 배향을 포함하는 특정 MIL 형태에 따라 달라질 수 있고, MIL 형성은 이들 인자들의 유리한 조합을 실현하기 위해 본 명세서에 기재되는 기술을 이용하여 관습화될 수 있다.
제1 실시예로서, 표면 조건, 이 경우에 국소적인 표면 온도의 미세 조절, 및 따라서 아일랜드 기하학적 형태 및 광학 특성은 기판의 레이저 또는 다른 에너지원 스캐닝을 통해 달성될 수 있다. 도 3은 특정 실시예에 따라서 레이저 또는 다른 에너지원이 기판 상에 열적 패턴을 인쇄하도록 사용될 수 있고, 따라서 아일랜드 형성에 어떻게 영향을 미치는지를 입증하는데 도움이 된다. 즉, 도 3은 레이저 또는 다른 에너지원 강도가 기판의 위치에 대해(및/또는 시간에 대해) 어떻게 변화될 수 있는지를 도시한다. 이는 레이저 스폿 위치의 함수로서 레이저 강도를 제어함으로써 선택적 위치 온도 제어를 허용한다.
온도를 증가시키기 위해 이용되는 레이저의 유형은, 예컨대 양호한 온도 제어를 제공하기 위해, 기판(또는 기판 상의 층들)과 어떻게 상호 작용하는 지에 기초할 수 있다. 레이저 포커스 크기 및/또는 형상뿐만 아니라, 파장도 이 기준에 따라 선택될 수 있다. 또한, 가열되는 표면(들)의 열전도도 고려될 수 있다. 예컨대, 가열되는 표면의 열전도율이 높아질수록 미세 조정을 위해 레이저의 크기가 더 미세해질(작아질) 수 있다. MIL 아일랜드가 형성되고, 형성되지 않는 영역들 사이의 강한 경계 확정의 경우, 열 전도성이 더 낮은 기판 및/또는 층들이 바람직할 수 있다.
제2 실시예로서, 화학량론적 조성은 아일랜드 기하학적 형태 및 광학 특성에 영향을 주기 위해 국소적으로 조정될 수 있다. 예컨대, 국소적인 표면 화학량론적 조성은 기판 및/또는 기판 상에 하나 이상의 이미 형성된 층들, 예컨대 기판 자체 및/또는 MIL이 직접 또는 간접적으로 형성될 하나 이상의 박막층을 변경함으로써 달성될 수 있다. 이것은 레이저, 이온 빔, 자기장 조정(예컨대, 조정 가능한 자석 막대 및/또는 등을 이용하여), 또는 다른 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 변형될 층들은, 예컨대 소듐 이동(sodium migration)을 차단하고, 광학적 목적, 및/또는 등을 위해 사용되는 실리콘-포함층(예컨대, 실리콘 옥사이드, 실리콘 니트라이드, 또는 실리콘 옥시니트라이드의 또는 이들을 포함하는)과 같은 박막층일 수 있다. 또한, 아연 옥사이드 및/또는 등을 포함하는 층은 이러한 및/또는 다른 유사한 목적을 위해 이용될 수 있다. 특정 실시예에서, 박막 레벨링 층(thin film leveling layer)은, 예컨대 표면 조도 및/또는 다른 불균일 등을 감소시키기 위해, 기판 상에 형성될 수 있다.
선택적으로, 또는 부가적으로, 레이저, 이온빔 또는 다른 기술이 MIL 형성 동안 하나 이상의 스퍼터링 타겟과 관련하여 화학량론적 조성을 국소적으로 제어하도록 사용될 수 있다. 공간적으로 비균일한 화학량론적 조성은, 예컨대 레이저-변형된 스퍼터링, 이온 빔 보조 증착, 자기장 제어 및/또는 등을 통해 달성될 수 있다.
예컨대, 2개의 물질 X 및 Y가 공동-스퍼터링되고, 기판 XY에서의 정확한 조성이 2개의 물질(X 및/또는 Y) 중 하나 또는 둘 모두의 스퍼터링의 레이저 강화를 이용하여 조정되는 레이저-변형 스퍼터링이 사용될 수 있다. 물질 X 및 Y는 기판 (및/또는 그 위의 층(들))과 금속 아일랜드 층 사이의 화학적 상호 작용을 목적하는 대로 향상시키고(또는 감소시키고), 따라서 금속 아일랜드들의 형성을 변형하도록 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 이는 불량한 상호 확산성을 갖는 2개의 상이한 물질을 이용함으로써 촉진될 수 있다.
도 4는 특정 실시예에 따라서, 레이저 또는 다른 에너지원 또는 자기장이 표면 화학량론적 조성을 제어하고, 따라서 아일랜드 형성에 어떻게 영향을 미치는지를 입증하는 것을 도와주고, 도 5는 특정 실시예에 따라서, 레이저 또는 다른 에너지원 또는 자기장이 하나 이상의 타겟 및/또는 기판 자체(및/또는 그 위에 형성된 층들)에 대해 래스터링 또는 다른 방식으로 영향을 미치고 따라서 아일랜드 형성에 영향을 줌으로써 물질 화학량론적 조성을 제어하도록 어떻게 사용될 수 있는지를 입증하는 것을 도와준다. 변형될 물질을 갖는 타겟 전체에 걸친 래스터링은 일반적으로 이 물질이 더 많이 증착되게 하는 것이 이해될 것이다. PLD, 레이저 래스터링, 및/또는 다른 유사한 기술들이 오직 MIL 금속 타겟과, 다른 물질과, 기판 자체와, 기판 상의 층들 등과 관련하여 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 자기장 제어는, 예컨대 자기장이 튜닝바(tuning bar) 및/또는 등을 이용하여 제어될 수 있기 때문에, 목적하는 패턴으로 MIL 형성을 제어하도록 사용될 수 있다.
도 6은 특정 실시예에 따라서 기판 상에 금속 아일랜드 층을 형성하는 공정을 나타내는 흐름도이다. MIL이 형성될 기판은 단계 (S602)에서 세정 및/또는 그렇지 않으면 클리닝된다. 이는 탈이온수로 린싱, 플라즈마 애싱(ashing) 등을 포함할 수 있다. 기판은 단계 S604에서, 예컨대 기판을 전처리하고 MIL 형성 전에 총-레벨 불균일성을 제거하기 위해 예열될 수 있다. 이는, 예컨대 로(furnace) 등을 포함하는 평형-유형(equilibrium-type) 가열을 사용하여 달성될 수 있다. 예열 온도는 바람직하게는 실온보다 높다. 또한, 바람직하게는 300 ℃ 미만, 보다 바람직하게는 250 ℃ 미만이다. 온도가 너무 낮으면 아일랜드들이 효과를 위해 부적합(예컨대, 너무 작음)하지만, 온도가 너무 높으면 연속층을 생성하여, 금속 아일랜드 층이 아닐 수 있는 것을 인지하여, 정확한 온도가 조정될 수 있다.
MIL은 단계 S606에서 레이저 또는 다른 에너지원 및/또는 자기장 조절 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 특정 실시예는 일부 경우에 표면 온도를 변화시키기 위해, 그리고 물질이 기판으로부터 제거되고/되거나 기판 상에 형성되는 등의 방식으로 MIL 형성 전에 기판 자체 및/또는 기판 상에 제공된 물질(들)의 화학량론적 조성을 변경하고, MIL 금속 물질 및/또는 MIL 금속 물질과 함께 공동-스퍼터링되는 물질을 포함하여 타겟의 화학량론적 조성을 변경하기 위해 레이저 또는 다른 에너지원 및/또는 제어된 자기장을 사용할 수 있다. MIL 자체는, 예컨대 아일랜드가 목적하는 패턴으로 우선적으로 형성되는 퍼콜레이션 한계 또는 다른 목적하는 레벨까지 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 아일랜드의 크기는 응용 분야에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 주요 직경 또는 거리에서의 평균 크기 분포가 3-25 nm, 보다 바람직하게는 주요 직경 또는 거리가 5-15 nm, 예컨대 약 10 nm(+/- 10% 또는 15%)가 대부분의 응용 분야에 적합할 것이다. 다른 경우에, 주요 직경 또는 거리에서의 평균 크기 분포가 약 1,000 nm까지가 바람직한 효과에 따라 적절할 수 있으며, 주요 직경 또는 거리에서의 평균 크기 분포가 약 100-300 nm(+/- 10% 또는 15%)가 광범위한 상이한 분야에서 이용될 수 있는 다른 실시예 범위이다.
상술한 바와 같이, 이러한 기술들은 개별적으로, 조합하여, 또는 서브-조합의 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 예컨대, 이들 기술들은 먼저 기판을 변형시키는 것(온도 및/또는 화학량론적 조성의 변형을 통해) 등과 함께 라인 내(in-line)에서 사용될 수 있다.
기판의 후처리는 단계 S608에서 일어날 수 있다. 이는, 예컨대 형성된 MIL을 오버코트층(예컨대, 실리콘 옥사이드, 실리콘 니트라이드, 실리콘 옥시니트라이드와 같은 실리콘을 포함하는 층; 지르코늄 옥사이드를 포함하는 층 및/또는 등)으로 보호하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 커팅, 씨밍(seeming), 이송(shipping), 열처리(예컨대, 열 강화 및/또는 열 템퍼링) 등을 포함할 수 있다.
MIL은, 예컨대 저방사율 코팅, 반사 방지 코팅 등과 같은 기능성 층 적층체에 통합될 수 있음이 이해될 것이다.
특정 실시예는 스퍼터링과 관련하여 기술되었다. 그러나, 다른 형태의 물리적 증기 증착이 다른 실시예에 이용될 수 있음이 이해될 것이다.
특정 실시예의 MIL은, 예컨대 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴, 이리듐, 플래티넘, 수은, 레늄, 구리, 및/또는 금과 같은 불활성 또는 귀금속이 되거나 이를 포함하도록 형성될 수 있음이 이해될 것이다.
특정 실시예는 유리 기판을 포함하는 것으로 기재되지만, 다른 실시예에서 다른 유형의 투명 기판이 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 특정 응용 양태가 기술되었지만, 본 명세서에 개시된 기술은 다양한 상업용 및/또는 주거용 창, 스판드렐(spandrel), 머천다이저(merchandizer), 간판, 전자 장치, 및/또는 다른 응용 분야와 관련해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 이러한 응용은 모놀리식 형태일 수도, 라미네이팅된 형태일 수도 있고, 및/또는 절연 유리(IG), 진공 절연 유리(VIG) 및/또는 다른 유형의 유닛 및/또는 배열을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "열 처리(heat treatment)" 및 "열 처리하는(heat treating)"은 유리-포함 물품의 열 템퍼링 및/또는 열 강화를 얻기에 충분한 온도까지 물품을 가열하는 것을 의미한다. 이 정의는, 예컨대 템퍼링 및/또는 열 강화를 허용하도록 충분한 기간 동안 적어도 약 550 ℃, 더욱 바람직하게는 적어도 약 580 ℃, 더욱 바람직하게는 적어도 약 600 ℃, 더욱 바람직하게는 적어도 약 620 ℃, 가장 바람직하게는 적어도 약 650 ℃의 온도의 오븐 또는 로에서 코팅된 물품을 가열하는 것을 포함한다. 이는 특정 실시예에서 적어도 약 2분 동안, 약 10분까지, 15분까지 등일 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 용어 "~상에(on)", "~로 지지되는(supported by)" 등은, 달리 언급되지 않으면 2개의 요소가 다른 하나와 직접 인접하는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 즉, 제1층은 그 사이에 하나 이상의 층이 존재하는 경우에도 제2층 "~상에", "~으로 지지되는"이라 할 수 있다.
특정 실시예에서, 기판에 의해 지지되는 금속 아일랜드 층을 포함하는 코팅된 물품의 제조방법이 제공된다. 기판은 코팅될 표면을 갖는다. 코팅될 표면 중 하나 이상의 영역에서 국소적인 표면 화학량론적 조성을 선택적으로 변형시킨다. 선택적 변형 결과로 적어도 부분적으로 정의되는 목적하는 패턴으로 상기 기판의 표면 상에 직접적으로 또는 간접적으로 금속 아일랜드 층을 형성한다.
이전 단락의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 목적하는 패턴은 금속 아일랜드 층에 대해 사실상 균일한 패턴일 수 있다.
이전 두 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 코팅된 물품은 착색된 유리를 시뮬레이트할 수 있다.
이전 세 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 선택적 변형은 금속 아일랜드 층이 형성될 제1 영역, 금속 아일랜드 층이 형성되지 않을 제2 영역을 적어도 부분적으로 표시할 수 있고, 예컨대 상기 제1 영역 및 제2 영역은 목적하는 패턴에 따른다.
이전 네 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 코팅된 물품은 금속 아일랜드 층의 표면 플라스몬 효과에 의해 형성되는, 목적하는 패턴에 따라 광학적으로 가시적인 외관을 가질 수 있다.
이전 다섯 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 기판을 실온보다는 높고 300 ℃ 미만인 온도까지 예열할 수 있다.
이전 여섯 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 금속 아일랜드 층의 아일랜드들은 직경 또는 주요 거리(major distance)에서의 평균 입도 분포가 5-15 nm 또는 100-300 nm일 수 있다.
이전 일곱 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 금속 아일랜드 층은 귀금속 또는 불활성 금속으로 형성된 아일랜드들의 연속적이지만 단절된(interrupted) 층을 포함할 수 있다.
이전 여덟 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 기판은 유리 기판일 수 있다.
이전 아홉 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 선택적 변형은 코팅될 표면에 걸쳐 레이저를 스캐닝함으로써 수행될 수 있다.
이전 10 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 스퍼터링 타겟이 금속 아일랜드 층의 소스(source) 금속일 수 있다.
이전 11 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 금속 아일랜드 층을 형성하고 선택적으로 시키는 단계는 서로 상이한 제1 타겟 및 제2 타겟으로부터 공동-스퍼터링하고, 레이저를 이용하여 상기 제1 타겟과 제2 타겟 중 정확히 하나로부터의 물질의 스퍼터링을 강화하는 것을 포함할 수 있다.
이전 단락의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 레이저를 이용하여 스퍼터링을 강화하기 위한 레이저의 사용은 코팅될 표면과 금속 아일랜드 층 사이의 화학적 상호 작용을 강화할 수 있다.
이전 13 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 코팅될 표면은 기판의 주요면일 수 있다.
이전 14 단락 중 어느 하나의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 기판 상에 직접적으로 또는 간접적으로 박막 코팅이 형성될 수 있고, 상기 코팅될 표면은 박막 코팅의 주요면일 수 있다.
특정 실시예에서, 코팅될 표면을 갖는 기판을 포함하는 코팅된 물품의 제조방법이 제공된다. 복수의 아일랜드들을 포함하는 층은 코팅된 물품의 제조 시에 코팅될 표면 상에 형성된다. 서로 상이한 제1 타겟 및 제2 타겟을 공동-스퍼터링한다. 레이저를 이용하여 물질의 스퍼터링을 선택적으로 조절하여, 기판 상에 아일랜드들을 포함하는 층 형성 시에 코팅될 표면에서 일어나는 화학적 상호 작용을 조절한다. 상기 아일랜드들 각각은 금속을 포함하고, 상기 아일랜드들은 함께 표면 플라스몬 효과를 생성하여 코팅된 물품이 목적하는 광학적 외관을 갖도록 한다.
이전 단락의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 선택적 조절은 상기 제1 타겟 및 제2 타겟 중 정확히 하나 상에 레이저를 포커싱하는 것을 포함할 수 있다.
이전 단락의 특징 이외에, 특정 실시예에서, 상기 선택적 조절은 레이저가 포커싱되는 물질의 스퍼터링을 강화할 수 있다.
특정 실시예에서, 이전 18 단락 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 코팅된 물품이 제공된다.
본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되지 않으며, 반대로, 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변경 및 균등한 배열을 포함하는 것으로 이해해야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판에 의해 지지되는 금속 아일랜드 층(metal island layer)을 포함하는 코팅된 물품의 제조방법으로,
    상기 기판은 코팅될 표면을 가지며,
    상기 방법은,
    코팅될 표면 중 하나 이상의 영역에서 국소적인 표면 화학량론적 조성을 선택적으로 변형시키는 단계; 및
    선택적 변형 결과에 적어도 부분적으로 근거하여 목적하는 패턴으로 상기 기판의 표면 상에 직접적으로 또는 간접적으로 금속 아일랜드 층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 코팅된 물품의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목적하는 패턴은 금속 아일랜드 층에 대해 사실상 균일한 패턴인 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코팅된 물품은 착색된 유리를 시뮬레이트하는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 변형은 금속 아일랜드 층이 형성될 제1 영역, 금속 아일랜드 층이 형성되지 않을 제2 영역을 적어도 부분적으로 표시하고, 상기 제1 영역 및 제2 영역은 목적하는 패턴에 따르는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅된 물품은 금속 아일랜드 층의 표면 플라스몬 효과에 의해 형성되는, 목적하는 패턴에 따라 광학적으로 가시적인 외관을 갖는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판을 실온보다는 높고 300 ℃ 미만인 온도까지 예열하는 단계를 더 포함하는, 코팅된 물품의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 아일랜드 층의 아일랜드들은 직경 또는 주요 거리(major distance)에서의 평균 입도 분포가 5-15 nm 또는 100-300 nm인 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 아일랜드 층은 귀금속 또는 불활성 금속으로 형성된 아일랜드들의 연속적이지만 단절된(interrupted) 층을 포함하는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판인 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적 변형은 코팅될 표면에 걸쳐 레이저를 스캐닝함으로써 수행되는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    스퍼터링 타겟이 금속 아일랜드 층의 소스(source) 금속인 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 아일랜드 층을 형성하고 선택적으로 시키는 단계는 서로 상이한 제1 타겟 및 제2 타겟으로부터 공동-스퍼터링하고, 레이저를 이용하여 상기 제1 타겟과 제2 타겟 중 정확히 하나로부터의 물질의 스퍼터링을 강화하는 것을 포함하는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    레이저를 이용하여 스퍼터링을 강화하는 것은 코팅될 표면과 금속 아일랜드 층 사이의 화학적 상호 작용을 강화하는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅될 표면은 기판의 주요면인 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 상에 직접적으로 또는 간접적으로 박막 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하는데, 상기 코팅될 표면은 박막 코팅의 주요면인 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  16. 코팅될 표면을 갖는 기판과, 코팅된 물품의 제조 시에 코팅될 표면 상에 형성되는 복수의 아일랜드들을 포함하는 층을 포함하는 코팅된 물품의 제조방법으로,
    상기 방법은
    서로 상이한 제1 타겟 및 제2 타겟을 공동-스퍼터링하는 단계; 및
    레이저를 이용하여 물질의 스퍼터링을 선택적으로 조절하여, 기판 상에 아일랜드들을 포함하는 층 형성 시에 코팅될 표면에서 일어나는 화학적 상호 작용을 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 아일랜드들 각각은 금속을 포함하고, 상기 복수의 아일랜드들은 함께 표면 플라스몬 효과를 생성하여 코팅된 물품이 목적하는 광학적 외관을 갖도록 하는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 선택적 조절은 상기 제1 타겟 및 제2 타겟 중 정확히 하나 상에 레이저를 포커싱하는 것을 포함하는, 코팅된 물품의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 선택적 조절은 레이저가 포커싱되는 물질의 스퍼터링을 강화하는 것인, 코팅된 물품의 제조방법.
  19. 제1항의 방법에 의해 제조된 코팅된 물품.
  20. 제16항의 방법에 의해 제조된 코팅된 물품.
KR1020187026873A 2016-02-24 2017-02-15 화학량론적 조성 제어를 이용하여 형성된 금속 아일랜드 층(들)을 포함하는 코팅된 물품, 및/또는 이의 제조방법 KR20180110145A (ko)

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