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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Feld der zerstäubenden
Vakuumabscheidung mit Hilfe eines Magnetrons („Magnetron-Sputtern") und insbesondere
das Kathodenzerstäuben
eines vielschichtigen Stapelcoatings, welches eine infrarotreflektive
Metallschicht, auskommend ohne das Überziehen mit metallischen
Grundierungs-Schichten,
aufweist, und bezieht sich auch auf die Verwendung der dadurch erhaltenen
Artikel.
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Sonnenlicht
enthält
Lichtenergie, welche im Allgemeinen drei breite Bereiche fällt: Ultraviolett,
sichtbares und infrarotes Licht. Für viele kommerzielle Anwendungen,
wie z. B. die Fenster von Gebäuden
oder von Autos, ist es gewünscht,
die Menge an Energie zu reduzieren, d. h. Hitze, welche durch das
Fenster in und/oder aus dem Gebäude
oder Auto heraus transferiert wird. Diese Hitzereduktion kann durch
Reduzierung der transmittierten Lichtenergie aus jedem der drei
Bereiche erzeugt werden. Jedoch ist es üblicherweise nicht praktisch,
zu viel der sichtbaren Lichtenergie zu entfernen, da dies die Möglichkeit
der Personen, durch das Fenster zu sehen, negativ beeinflusst. Es
ist daher gewünscht,
soviel als möglich
der restlichen Energie, wie z. B. der infraroten Energie, auszublenden,
da dies zu der größten Reduktion
der transmittierten Energie ohne negative Beeinflussung der Transmission
sichtbaren Lichts führen
wird.
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Um
die infrarote solare Energietransmission zu reduzieren, ist bekannt,
infrarotreflektive Metallschichten, wie z. B. Silber, Gold, Aluminium
oder Kupfer auf Glassubstraten abzuscheiden. Jedoch wenn nur ein
infrarotreflektives Metall angewandt würde, würde dies in einem spiegelähnlichen
Resultat enden, welches ebenso sichtbares Licht reflektieren würde. Folglich
wird üblicherweise
eine Antireflexionsschicht auf einer der beiden Seiten der infrarot
reflektierten Schicht bereitgestellt, um ein Substrat zu produzieren,
welches hochreflektiv hinsichtlich der Infrarotenergie ist, welches
jedoch ebenso hochtransmittiv für
sichtbare Energie ist. Diese antireflektiven Schichten sind üblicherweise
aus dielektrischem Material gebildet, z. B. aus Metalloxiden, wie
z. B. Zn2SnO4, In2SnO4, TiO2, SnO2, In2O3, ZnO, Si3N4 oder Bi2O3, um nur einige
zu nennen.
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Die
infrarotreflektive und antireflektiven Schichten werden üblicherweise
auf einem Glassubstrat auf einem Kathodenzerstäuber-Coater unter Verwendung
einer Technik, welche auf dem Gebiet der Kathodenzerstäubung als
Vakuumabscheidung durch Magnetron-Sputtern bekannt ist, ausgebildet.
Die antireflektive Schicht wird üblicherweise
oberhalb des Substrats durch Kathodenzerstäuben eines Metalls oder einer
Metalllegierungskathode in einer reaktiven Atmosphäre, z. B.
einer sauerstoffreichen Atmosphäre,
abgeschieden, um ein dielektrisches Coating eines Metalloxides auf
der Glassubstratoberfläche
abzuscheiden. Eine Kathode, hergestellt aus einem im Infraroten
reflektiven Metall, wie z. B. Silber, wird in einer nicht reaktiven,
z. B. sauerstofffreien Atmosphäre,
einer inerten Atmosphäre
wie z. B. Argon, zerstäubt,
um eine infrarotreflektive Metallschicht oberhalb der antireflektiven
Schicht abzuscheiden. Die sauerstofffreie Atmosphäre wird
verwendet, um eine Metallschicht abzuscheiden und dabei Oxidation
der im Infraroten reflektiven Metallkathode zu verhindern. Um den
Zusammenbruch der Silberschicht durch Oxidation oder Agglomeration
während
des Zerstäubens
einer nachfolgenden antireflektiven Schicht zu verhindern, wird
eine schützende
metallische Grundierungsschicht, z. B. aus Kupfer, Niob, Titan,
Tantal, Chrom, Wolfram, Zink, Indium, Nickel-Chrom-Legierungen oder ähnlichen
Metallen oberhalb der Silberschicht abgeschieden.
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Ein
Beispiel für
die Formierung solcher metallischer Grundierungsschichten ist in
US-A-5,318,685 offenbart. Diese metallischen Grundierungsschichten
sind typischerweise in einer Größenordnung
von etwa 0,001 bis 0,003 μμm (10–30 Angström) dick
und sind dazu da, geopfert zu werden. Das heißt, die Stärke der metallischen Grundierungsschichten
wird je nach den Coating-Parametern des Systems bestimmt, so dass
der größte Teil
der metallischen Grundierungsschicht während der Kathodenzerstäubung der
nachfolgenden antireflexiven Schicht abreagiert, d. h. oxidiert.
Die schützende
metallische Grundierungsschicht wird transparent, wenn sie komplett
oxidiert, so dass die oxidierte metallische Grundierungsschicht
keinen negativen Einfluss auf die Lichttransmission und die reflexiven
Eigenschaften des gecoateten Substrats hat. Jedoch ist die nachfolgende
Oxidation der metallischen Grundierungsschicht nicht leicht zu kontrollieren
und es ist nicht unüblich, dass
diese Oxidation nicht ganz vollständig verläuft. Des Weiteren tendieren
Metallatome einiger dieser metallischer Grundierungen mit dem Metall
der infrarotreflektiven metallischen Schicht eine Legierung einzugehen,
welche die Grenzfläche
zwischen den beiden Schichten schwächt.
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Obwohl
im Allgemeinen für
die Produktion von niedrigemittierenden gecoateten Substraten akzeptabel,
gibt es Nachteile, welche mit den konventionellen Coatingverfahren
assoziiert sind. Beispielsweise für ein gecoatetes Glas, welches
ohne weitere thermale Behandlung oder Aufbereitung verwendet werden
soll, wenn nicht die gesamte metallische Grundierungsschicht während des
Aufbringens der nachfolgenden antireflektiven Schicht oxidiert wird,
verursacht die übriggebliebene
metallische Grundierungsschicht eine Verschlechterung hinsichtlich
der Lichttransmission im Sichtbaren. Darüber hinaus haben die Menge
und die Stärke
der übriggebliebenen
metallischen Grundierungsschicht, welche nach dem Aufbringen der
nachfolgenden antireflektiven Schicht zurückbleibt, einen Effekt auf
die physikalischen Eigenschaften des Coatings, wie z. B. die Härte des
gecoateten Substrats. Deswegen ist es wichtig, nur soviel der metallischen
Grundierungsschicht aufzubringen, wie anschließend während des Zerstäubens der
nachfolgenden antireflektiven Schicht oxidiert wird. Jedoch bewirkt
die Kontrolle der Stärke
der metallischen Grundierungsschicht auf einen erforderlichen Grad an
Genauigkeit, z. B. 0,001–0,003 μm (10–30 Å), eine
signifikante Erschwerung des Prozesses. Akkurate Stärkenkontrolle,
z. B. innerhalb einer atomaren Schicht ist schwierig. Auch die Kontrolle
der Oxidation der metallischen Grundierungsschicht ist schwierig.
Zusätzlich
zu den Grenzen durch unvollständige
Oxidation der Grundierungsschicht wird mit konventionellen Coatern
wertvoller Coating-Raum vergeudet, aufgrund des Bedürfnisses,
diskrete sauerstofffreie infrarotreflektive metallische Coating-Zonen
getrennt von den Sauerstoff enthaltenden antireflektiven Coating-Zonen
zu haben.
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Falls
darüber
hinaus das gecoatete Substrat des Weiteren hitzebehandelt werden
muss, z. B. zum Zwecke des Biegens, der Hitzeverstärkung oder
des Temperns, muss die Stärke
der metallischen Grundierungsschicht während des Verfahrens vergrößert werden,
um ausreichend unoxidierte Rückstände der
metallischen Grundierung zum Schutz der Silberschicht während der
anschließenden
Hitzebehandlung übrig
zu lassen. Das bedeutet, dass für
kommerzielle Zwecke zwei Lagerbestände von gecoateten Substraten üblicherweise
beibehalten werden müssen,
einer, welcher eine relativ dünne,
oxidierte Grundierungsschicht aufweist, welche sofort verwendet
werden kann und eine, welche eine relativ dicke Grundierungsschicht
mit unoxidierter Metallgrundierung zur Verwendung nach weiterer
Hitzebehandlung aufweist. Jedoch ist es nicht unüblich, für die Coating-Eigenschaften,
wie z. B. Farbe, Transmission und Opazität, dass sie negativ durch die
anschließende
Hitzebehandlung der konventionell niedrig emittierend gecoateten
Substrate sogar mit dickeren Grundierungsschichten beeinflusst werden.
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GB-A-2
311 540 offenbart ein gecoatetes durchsichtiges Substrat, umfassend
eine Coating-Schichtenfolge von fünf Schichten, einschließend die
Folge nicht absorbierende Schicht/Metallschicht/nicht absorbierende
Schicht. Das nicht absorbierende Material schließt Zinnoxid, Zinkoxid, Siliconnitrid,
Zinkstannat ein. Jede nicht absorbierende Schicht kann auf aufeinander
folgenden subsidiären
Schichten verschiedener Zusammensetzungen ausgebildet werden. Die
Metallschicht umfasst Silber, Silberlegierung (Legierung mit Platin oder
Palladium). Die Schichten werden durch Kathodenzerstäubung in
einer geeigneten Atmosphäre
abgeschieden, welche Sauerstoffgas für ein Oxidcoating und ein Inertgas,
wie z. B. Argon, für
die Metallschicht ist.
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EP-A-747
330 offenbart ein Glassubstrat mit einem vielschichtigen Coating
darauf. Die erste Schicht ist eine Metalloxidschicht, die zweite
Schicht ist eine substöchiometrische
TaOx oder ZnTaOx oder
ZnOx-Schicht. Die dritte Schicht ist eine
Metallschicht (Ag), die vierte Schicht ist eine blockierende Schicht
(entweder ein Metall oder eine substöchiometrisches Oxid, ausgewählt aus
Ti, Cr, Nb) und die fünfte
Schicht ist eine Metalloxidschicht. Das Oxid und die substöchiometrischen
Oxidschichten werden durch Kathodenzerstäubung in einer Sauerstoff enthaltenden
Atmosphäre
abgeschieden.
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EP-A-803
481 betrifft einen transparenten, in vielen Schichten gecoateten
Gegenstand. Die erste Schicht ist eine antireflektive Schicht, welche
zwei Unterschichten von verschiedener Zusammensetzung umfassen kann.
Die zweite Schicht ist eine reflektive Metallschicht und die dritte
Schicht ist eine Grundierungsschicht. Die vierte Schicht ist eine
andere reflektive Schicht. Die Grundierungsschicht besteht aus einem
sauerstoffeinfangenden Metall, wie z. B. Ti, um die Metallschicht
gegen Oxidation während
der Abscheidung der zweiten antireflektiven Schicht zu schützen. Die
Metalloxidschichten werden durch Kathodenzerstäubung in einer Atmosphäre enthaltend
80% Sauerstoff und 20% Argon, abgeschieden.
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Von
EP-A-464 789 ist ein in vielen Schichten gecoateter transparenter
Artikel bekannt. Die Folge ist eine Oxidschicht und eine Metallschicht,
welche alternierend auf dem Substrat aufgebracht sind, wobei die
innerste Schicht ein Oxid ist. Die innerste Oxidschicht kann zwei
Unterschichten von verschiedenen Materialien, z. B. ZnO und SnO2 enthalten. Das Zinkoxid kann mit zumindest
einem der folgenden Metalle, Al, Si, B, Ti, Sn, Mg und Cr dotiert
sein. Wenn der Oxidfilm durch Kathodenzerstäubung von einer metallischen
Kathode in einer sauerstoffenthaltenden Atmosphäre abgeschieden wird, muss
zunächst
ein dünner
metallischer Grundfilm in einer nicht oxidierten Atmosphäre auf dem
metallischen Film abgeschieden werden, um eine Oxidation auf der metallischen
Schicht während
der Ablagerung der Metalloxide zu verhindern. Abscheiden durch Kathodenzerstäubung unter
Verwendung eines metallischen Targets wird entweder in einer Argonatmosphäre oder
in einer Sauerstoff enthaltenden Argonatmosphäre durchgeführt.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Coating zur Verfügung zu
stellen, welches eine oder mehrere infrarotreflektive Metallschichten
aufweist, ohne dass konventionelle metallische Grundierungsschichten
und ein Verfahren zur Herstellung der solchen benötigt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ausbilden eines transparenten
beschichteten Erzeugnisses gelöst,
umfassend die Schritte:
- (i) Abscheiden mittels
Kathodenzerstäubung
einer ersten Infrarotstrahlung reflektierenden Metallschicht auf einem
transparenten Träger;
und
- (ii) Kathodenzerstäuben
einer leitfähigen
keramischen Kathode in einer inerten Atmosphäre, enthaltend einen geringen
Prozentsatz von Sauerstoff, und Steuern des Sauerstoffgehaltes in
dieser Atmosphäre
von größer Null
bis 20 Vol.-% Sauerstoff, um eine erste keramische Schicht aus metalldotiertem
Metalloxid auf der ersten Infrarotstrahlung reflektierenden Metallschicht
abzuscheiden.
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Diese
Aufgabe wird ebenso gelöst
durch das Ausbilden eines gecoateten Gegenstandes umfassend die
Schritte von: (i) Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung einer
ersten reflexmindernden Schicht auf einem transparenten Träger; (ii)
Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung
einer ersten Infrarotstrahlung reflektierenden Metallschicht auf
der ersten reflexmindernden Schicht; und (iii) Kathodenzerstäuben einer
leitfähigen
keramischen Kathode in einer inerten Atmosphäre, enthaltend einen geringen
Prozentsatz von Sauerstoff, und Steuern des Sauerstoffgehaltes in
dieser Atmosphäre
von größer Null
bis 20 Vol.-% Sauerstoff, um eine erste keramische Schicht aus metalldotiertem
Metalloxid auf der ersten Infrarotstrahlung reflektierenden Metallschicht
abzuscheiden.
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Alternativ
wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Ausbilden eines transparenten
beschichteten Erzeugnisses gelöst,
umfassend die Schritte:
- (i) Kathodenzerstäuben einer
leitfähigen
keramischen Kathode in einer inerten Atmosphäre, enthaltend einen geringen
Prozentsatz von Sauerstoff, und Steuern des Sauerstoffgehaltes in
dieser Atmosphäre
von größer Null
bis 20 Vol.-% Sauerstoff, um eine erste keramische Schicht aus metalldotiertem
Metalloxid auf einem transparenten Träger abzuscheiden;
- (ii) Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung einer ersten Infrarotstrahlung
reflektierenden Metallschicht auf der ersten keramischen Schicht;
und
- (iii) Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung in einer Atmosphäre wie in
Schritt (i) einer zweiten keramischen Schicht aus metalldotiertem
Metalloxid auf der ersten Infrarotstrahlung reflektierenden Metallschicht.
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Diese
Aufgabe wird alternativ durch ein Verfahren zum Ausbilden eines
transparenten beschichteten Erzeugnisses gelöst, umfassend die Schritte:
- (i) Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung einer
ersten antireflektierenden Schicht auf einem transparenten Träger; und
- (ii) Kathodenzerstäuben
einer leitfähigen
keramischen Kathode in einer inerten Atmosphäre, enthaltend einen geringen
Prozentsatz von Sauerstoff, und Steuern des Sauerstoffgehaltes in
dieser Atmosphäre
von größer Null
bis 20 Vol.-% Sauerstoff, um eine erste keramische Schicht aus metalldotiertem
Metalloxid auf der ersten reflexmindernden Schicht abzuscheiden;
- (iii) Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung einer ersten Infrarotstrahlung
reflektierenden Metallschicht auf der ersten keramischen Schicht;
und
- (iii) Abscheiden mittels Kathodenzerstäubung in einer Atmosphäre wie in
Schritt (ii) einer zweiten keramischen Schicht aus metalldotiertem
Metalloxid auf der ersten Infrarotstrahlung reflektierenden Metallschicht.
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Ein
gecoateter Gegenstand, z. B. ein transparentes Autozubehör, z. B.
eine Windschutzscheibe oder eine architektonische Scheibe, welche
in Übereinstimmung
mit der Erfindung erstellt werden, weisen ein Substrat mit einer
infrarotreflektiven metallischen Schicht, z. B. einer Silberschicht,
auf, welche auf dem Substrat und einer keramischen Schicht, z. B.
einer aluminiumdotierten Zinkoxidschicht, abgeschieden vorzugsweise von
einer keramischen Kathode auf der Silberschicht, abgeschieden ist.
Zusätzliche
antireflektive oder keramische Schichten von metalldotiertem Metalloxid
können
unterhalb der infrarotreflektiven metallischen Schicht oder oberhalb
der keramischen Schicht des metalldotierten Metalloxides abgeschieden
werden.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Kathodenzerstäuben einer vielschichtigen
Coating-Schichtfolge zur Verfügung,
welches ein infrarotreflektives Metall, z. B. Silber, durch Kathodenzerstäuben einer
infrarotreflektiven metallischen Kathode über einem Substrat zur Abscheidung
einer infrarotreflektiven Schicht auf dem Substrat und anschließendes Kathodenzerstäuben einer
keramischen Kathode, wie z. B. einer aluminiumdotierten Zinkoxidkathode,
um eine nicht opferbare, keramische Schicht von metalldotiertem
Metalloxid über
die Silberschicht abzuscheiden, aufweist. Die Silberschicht und
die Keramikschicht können
jeweils in einer inerten Atmosphäre
enthaltend einen geringen Prozentsatz an Sauerstoff zerstäubt werden,
z. B. in der Coating-Kammer eines Coaters mit einem Sauerstoffgehalt,
der in einer Art und Weise kontrolliert wird, so dass er als ungewünschte Effekte
auf der Silberschicht minimierend beschrieben werden kann. Der Sauerstoffgehalt
kann so reguliert werden, dass er größer als Null bis zu 20 Vol.-%
ist, um zu verhindern, dass der Widerstand der Silberschicht auf
einen bevorzugten Grad ansteigt, z. B. Vergrößerung in einem Ausmaß von gleich
oder mehr als 75% des Widerstands einer Silberschicht von gleicher
Dicke zerstäubt
in einem inerten, nichtreaktiven Atmosphäre. Weitere keramische oder
antireflektive Schichten können
unterhalb der Silberschicht oder über der keramischen Schicht
des metallisch dotierten Metalloxides abgeschieden werden.
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Ein
Coater zum Kathodenzerstäuben
eines vielschichtigen Coatings wird ebenso zur Verfügung gestellt,
welcher ein infrarotreflektives Metall, z. B. Silber auf einem Substrat,
aufdampfen kann. Der Coater schließt eine infrarotreflektive
metallische Kathode zusammen mit mindestens einer keramischen Kathode, welche
unterhalb und bevorzugt räumlich
getrennt und benachbart zu der infrarotreflektiven metallischen
Kathode gelegen ist, ein. Die infrarotreflektive metallische Kathode
und die keramische Kathode können
in derselben Coating-Zone lokalisiert sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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1 ist eine teilweise Seitenansicht
eines Coaters, in dem die Seitenverkleidung aus Gründen der Klarheit
und zum Verständnis
der Prinzipien der Erfindung entfernt wurde;
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2 ist eine Seitenansicht
eines Substrats mit einem Vielschicht-Coating, welches die Eigenschaften der
Erfindung aufweist;
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3 ist ein Diagramm, in welchem
die Abscheidungsrate gegen den prozentualen Sauerstoffanteil für die Experimente,
welche in Tabelle 1 offenbart sind, aufgetragen ist;
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4 ist ein Diagramm, in dem
der Absorptionsgrad gegen den prozentualen Sauerstoffanteil für die Experimente,
welche in Tabelle 1 offenbart sind, aufgetragen ist;
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5 ist ein Diagramm, in dem
Schichtwiderstand und Emissionsgrad gegen den prozentualen Sauerstoffanteil
für diejenigen
Experimente, welche in Tabelle 2 offenbart sind, dargestellt sind;
und
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6 ist ein Diagramm des Transmissionsgrades
gegen den prozentualen Sauerstoffanteil für die Experimente, welche in
Tabelle 2 offenbart sind.
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Für die Zwecke
der nun folgenden Beschreibung sollen sich die Bezeichnungen "oberhalb", "unterhalb", "rechts", "links", "Spitze", "Boden", und ähnliche
räumliche
Angaben auf die Erfindung beziehen, so wie sie in den Figuren angeordnet
ist. Jedoch versteht sich, dass die Erfindung verschiedene alternative
Variationen annehmen kann, wie auch Schrittfolgen, außer dort,
wo explizit das Gegenteil spezifiziert ist. Es versteht sich auch,
dass der spezifische Coater und der Coating-Prozess, wie er in den
beigefügten
Abbildungen dargestellt ist, und in der folgenden Beschreibung beschrieben
wird, einfach nur exemplarische Ausführungsformen der Erfindung
darstellen. Folglich dürfen
spezifische Dimensionen und andere physikalische Kenngrößen, welche
auf die Ausführungsformen
hierin offenbart bezogen sind, nicht als beschränkend betrachtet werden. Der
Begriff "keramisch", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich allgemein auf Materialien, welche Zusammensetzungen
von metallischen und nichtmetallischen Elementen umfassen und der
Begriff "keramische Schicht" bezieht sich auf
eine Schicht eines metalldotierten Metalloxids, welches von einer "leitfähigen Keramik-"Kathode abgeschieden
wurde. Der Term "auf" bedeutet oberhalb
gelegen, aber nicht notwendigerweise benachbart zu oder in Kontakt
stehend mit.
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Zum
vollen Verständnis
des Coating-Verfahrens und des resultierenden gecoateten Gegenstands
wird ein Coater, welcher die Eigenschaften der Erfindung nutzt,
zunächst
beschrieben. Der Coater wird mit 10 in 1 bezeichnet und schließt eine
erste Coating-Zone 12, eine zweite Coating-Zone 14 und
eine dritte Coating-Zone 16 ein. Eine Förderanlage 18 ist
so konfiguriert, um ein Substrat 20 zu bewegen, welches
auf dem Weg durch die Zonen 12, 14 und 16 bei
einer gewählten
Geschwindigkeit gecoatet werden soll. Das Substrat kann aus jeglichem
Material bestehen, beispielsweise, jedoch nicht limitiert in der
Erfindung, aus Plastik, klarem oder getöntem Glas, Metall, Glaskeramik.
Die Zonen 12, 14 und 16 sind voneinander
isoliert in irgendeiner üblichen
Weise, z. B. durch strukturell getrennte Stufen oder Zwischenstufen,
welche Turbomolekular- oder Diffusionspumpen
aufweisen, die helfen zu verhindern, dass Gase von der einen Zone
in eine benachbarte Zone diffundieren, wie durch die gestrichelten
Linien in 1 angedeutet
wird.
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Die
erste Zone 12 schließt
einen oder mehrere Kathodenhalter 24 zur Aufnahme eines
Kathodentargets 26 zum Kathodenzerstäuben ein. Die dritte Zone 16 ist ähnlich im
Vergleich zur erste Zone 12 und schließt einen oder mehreren Kathodenhalter 28 zur
Aufnahme einer oder mehrerer Kathodentargets 30 ein.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung besitzt die zweite Zone 14 zwei Kathodenhalter 34 und 36, wobei
jeder ein Kathodentarget 38 bzw. 40 hält. Zur
Vereinfachung der Diskussion werden die Kathodentargets im Folgenden
einfach als "Kathoden" bezeichnet. Die
Kathode 38 ist eine konventionelle infrarotreflektive metallische
Kathode, wie z. B. Silber, Gold, etc. Die andere Kathode 40 ist
eine leitfähig
keramische Kathode, weiche beispielsweise an Metalloxid, welches
dotiert ist, um leitfähig
zu sein, z. B. eine aluminiumdotierte Zinkoxidkathode, erhältlich vom
Cerac Company aus Milwaukee, Wisconsin, umfasst. Die leitfähig keramische
Kathode 40 wird anstelle der metallischen Grundierungskathode
des Standes der Technik verwendet.
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Verfahren
zum Kathodenzerstäuben
einer vielschichtigen Coating-Schichtfolge gemäß den Merkmalen der Erfindung
werden nun diskutiert. Für
Zwecke einer anfänglichen
Diskussion und nicht zur limitierenden Betrachtung der Erfindung,
können
die Kathoden 26 und 30 in den ersten und dritten
Zonen 12 und 16 konventionelle Metallkathoden,
z. B. Zinkkathoden und/oder Zink- und Zinnlegierungskathoden, eines
Typus, wie er in US-A-4,610,771 diskutiert wird, oder Zinkkathoden
oder Siliconkathoden des Typus, wie er im Stand der Technik verwendet
wird, um antireflektive Schichten abzuscheiden, sein. In diesem
Fall werden die ersten und dritten Zonen 12 und 16 konventionelle
reaktive, z. B. sauerstoffreiche Atmosphären enthalten. Die infrarotreflektive
Kathode 38 kann eine Silberkathode und die keramische Kathode 40 kann
eine aluminiumdotierte Zinkoxidkathode sein.
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Das
Substrat 20, z. B. eine Glasschicht, wird durch das Förderband 18 in
die erste Coating-Zone 12 befördert und die Kathode 26,
z. B. eine Zink- und Zinnlegierungskathode wird unter Energie gesetzt.
Eine Zinkstannatschicht wird auf dem Substrat 20 in einer üblichen
Weise abgeschieden. Die Zinkstannatschicht hat vorzugsweise eine
Dicke von 0,002–0,1 μm (20–1000 Å), bevorzugt
0,01–0,04 μm (100–400 Å), besonders bevorzugt
0,02–0,035 μm (200–350 Å).
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Das
zinkstannat-gecoatete Substrat 20 wird durch das Förderband 18 in
die zweite Coating-Zone 14 befördert und unter die unter Energie
gesetzte Kathode 38. Eine infrarotreflektive Schicht, z.
B. vorzugsweise eine Silberschicht von 0,008–0,015 μm (80–150 Å) wird oberhalb der Zinkstannatschicht
von der Silberkathode 38 in konventioneller Art und Weise
abgeschieden. Nachdem die Silberschicht abgeschieden ist, wird die
keramische, aluminiumdotierte Zinkoxidkathode 40 zerstäubt, um
eine aluminiumdotierte Zinkoxidschicht auf die Silberschicht abzuscheiden.
Es versteht sich, dass einige oder alle der Kathoden während des
Abscheidungsprozesses kontinuierlich unter Energie gesetzt werden
können,
oder die Kathoden können
vor der Abscheidung unter Energie gesetzt werden und nach der Abscheidung
davon getrennt werden. Wie im größeren Detail weiter
unten beschrieben wird, enthält
die Atmosphäre
zum Kathodenzerstäuben
der keramischen Kathode 40 Sauerstoff, von mehr als 0 bis
zu 20 Vol.-%. Wenn die keramische Kathode 40 mit dem Plasma
zerstäubt
wird, werden Zink, Aluminium und Sauerstoffatome aus der keramischen
Kathode 40 entweder einzeln oder als vielatomare Spezies
ausgeschleudert. Diese Atome rekombinieren auf dem Substrat 20 und
bilden eine keramische, z. B. aluminiumdotierte Zinkoxidschicht über der
Silberschicht aus. Wenn es als eine Schutzschicht verwendet wird,
sollte die minimale Menge des keramischen Materials, welches verwendet
wird, eine solche sein, welche eine einheitliche Beschichtung auf
dem Silber erzeugt, um einen Zusammenbruch bei der anschließenden Kathodenzerstäubung der
antireflektiven Schicht zu verhindern und die Maximalmenge ist im
Allgemeinen limitiert durch die Ökonomie
des Coating-Verfahrens und kann beispielsweise in einer Größenordnung
von 0,002–0,01 μm (20–100 Å), bevorzugt
0,003–0,008 μm (30–80 Å) und besonders
bevorzugt 0,004–0,005 μm (40–50 Å) sein,
ohne negativen Einfluss auf die Coating-Eigenschaften zu nehmen.
Das Verfahren der Erfindung reduziert oder eliminiert das Metall
zu Metall Legierungsproblem, welches mit den metallischen Grundierungsschichten
des Standes der Technik wie vorangehend diskutiert, assoziiert ist.
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Während die
obige Beschreibung sich auf die Verwendung von aluminiumdotiertem
Zinkoxid als das bevorzugte keramische Material fokussiert, können andere
leitfähig
keramische Materialien, welche hochtransparente Schichten bei niedrigem
Sauerstoff erzeugen, ebenso verwendet werden. Beispielsweise und
für die Erfindung
nicht als limitierend zu verstehen, kann das keramische Kathodenmaterial
ein Zinnoxid, ein Indiumoxid und/oder ein Zinkoxid enthalten mit
Dotierungen wie z. B. Indium, Zink, Antimon, Cadmium und/oder Fluor, welche
zugegeben werden, um die leitfähig
keramischen Kathoden wie z. B. antimondotierte Zinnoxide, fluordotierte
Zinnoxide, indiumdotierte Zinnoxide, zinndotierte Indiumoxide und
indiumdotierte Zinkoxide auszubilden.
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In
herkömmlichen
Kathodenzerstäubungs-Coatingverfahren
werden die infrarotreflektive metallische Schicht und die metallische
Grundierungsschicht in einer sauerstofffreien Atmosphäre abgeschieden,
um den Zusammenbruch der Silberschicht durch Oxidation zu verhindern.
Jedoch wurde festgestellt, dass das Kathodenzerstäuben einer
sauerstoffenthaltenden keramischen Kathode in einer sauerstofffreien
Atmosphäre
in den Verlust an Sauerstoff aus dem zerstäubten keramischen Material
in die Gasphase führen
kann. Diesen Sauerstoff kann dann von den Zwischenprodukten durch
die Diffusionspumpen abgepumpt werden. Darüber hinaus kann etwas von dem
Sauerstoff aus dem keramischen Kathodenmaterial mit dem Coating-Material,
welches an den Wänden
oder anderen freien Oberflächen
des Coaters abgeschieden ist, reagieren, und die totale Menge an
Sauerstoff, welches zum Ausbilden der keramischen Schicht verfügbar ist,
reduzieren. Folglich kann die resultierende keramische Schicht,
wie z. B. eine aluminiumdotierte Zinkoxidschicht, welche auf dem
Silber in einer sauerstofffreien Atmosphäre abgeschieden wird, ein höheres Metall-,
z. B. Zink und Aluminium, zu Sauerstoff-Verhältnis
als stöchiometrisch
haben. Um diesem Sauerstoffverlust entgegenzuwirken, kann eine geringe
Menge, beispielsweise mehr als 0 und weniger als 20 Vol.-%, vorzugsweise
3–10 Vol.-%
an Sauerstoff in der Zerstäubungsatmosphäre in der
zweiten Zone 14 verwendet werden. Diese geringe Menge an
Sauerstoff in der Zonenatmosphäre
hat einen vernachlässigbaren
Effekt auf die Abscheidungsrate und die Eigenschaften des Silbers
während
des Zerstäubens.
Jedoch resultiert diese geringe Menge an Sauerstoff in einer substantiell
vollständig
oxidierten keramischen Schicht, welche beispielsweise ein substantiell
stöchiometrisches
Metall- zu Sauerstoff-Verhältnis
aufweist, auf der Silberschicht. Der Sauerstoffgehalt sollte reguliert
werden, um einen Anstieg des Widerstands der Silberschicht um mehr
als in der Größenordnung
von etwa gleich 75% des Widerstands der Silberschicht einer ähnlichen
Dicke, zerstäubt
in einer inerten Gas-, z. B. Argon-, Atmosphäre zu verhindern, vorzugsweise
in der Größenordnung
von weniger als 50%, besonders vorzugsweise in der Größenordnung
von weniger als 30% und am stärksten
bevorzugt 0%, d. h. keine Veränderung.
Wie von einem Fachmann verstanden werden wird, variiert der Widerstand
der Silberschicht mit der Dicke der Silberschicht. Eine Diskussion
der Beziehung zwischen Widerstand und Filmdicke wird in Materials
Research Society Bulletin, Volume XXII, Nr. 9, September 1997 zur
Verfügung
gestellt. Beispielsweise variiert der Widerstand für eine Silberschicht,
welche auf einer amorphen Zinkstandard basierten Schicht abgeschieden
ist, von ungefähr
10,75 μΩcm bei einer
Dicke von ungefähr
60 μm bis
zu einem Widerstand von ungefähr
4,5 μΩcm bei einer
Dicke von ungefähr
0,03 μm
(300 Å).
Folglich sollte beispielsweise und nicht als limitierend für die Erfindung
betrachtbar für
eine 0,06 μm
(60 Å)
dicke Silberschicht, welche auf einer amorphen Zinkstannatschicht
gemäß den Lehren
der Erfindung abgeschieden ist, die Menge an Sauerstoff, welche
hinzugefügt
ist, vorzugsweise nicht in einem Anstieg des Widerstandes der Silberschicht
in der Größenordnung
von mehr als 8,1 μΩcm (0,75 × 10,75 μΩcm) resultieren,
d. h. in einem letztendlichen Widerstand von 18,85 μΩcm, bevorzugt
von nicht mehr als 5,4 μΩcm (0,5 × 10,75 μΩcm) und
noch mehr bevorzugt von nicht mehr als 3,2 μΩcm (0,3 × 10,75 μΩcm), und am stärksten bevorzugt
in keiner Veränderung,
d. h. 0 μΩcm in der
Silberschicht resultieren.
-
Die
aluminiumdotierte Zinkoxidschicht auf der Silberschicht schützt die
Silberschicht während
der folgenden Zerstäubungsablagerungen
der zweiten dielektrischen Schicht in der dritten Zone 16.
Darüber
hinaus agiert die keramische Kathode 40, solange sie unter
Energie ist, als ein Fänger
für Sauerstoff,
welche in die zweite Zone 14 diffundieren kann, aus den
ersten und dritten Zonen 12 und 16, d. h. dieser
diffundierte Sauerstoff kann mit dem zerstäubten Kathodenmaterial kombinieren,
und helfen, eine keramische Schicht auszubilden. In dieser Hinsicht
kann eine weitere keramische Kathode, Kathode 41, gezeigt
gestrichelt in 1, operational
oberhalb der Förderrichtung
bezogen auf die Silberkathode 38 positioniert werden, um
Sauerstoff auf der höhergelegenen
Seite der Silberkathode 38 einzufangen. Nachdem die keramische
Schicht abgeschieden ist, bewegt das Förderband 18 das Substrat
in die dritte Zone 16, wo eine Zinkstannatschicht auf der
Keramikschicht in üblicher
Weise abgeschieden wird. Wie in 1 gezeigt,
können
weitere Kathoden 126 und 130, gestrichelt gezeichnet
in den ersten und dritten Zonen 12 bzw. 16, anwesend
sein. Beispielsweise können
die Kathoden 126 du 130 Zinkkathoden sein, und
eine Zinkoxidschicht auf der benachbarten Zinkstannatschicht und
unter der benachbarten Silberschicht des Coatings abscheiden.
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Das
Substrat 18 kann dann in andere Zonen bewegt werden, welche ähnlich zu
Zone 12, 14 und 16 sind, zum Aufbringen
von weiteren Coating-Schichten, um beispielsweise ein mechanisch
beständiges,
vielschichtig gecoatetes Substratstruktur 82 des Typus
wie in 2 gezeigt zu
produzieren.
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Die
gecoatete Substratstruktur 82 hat eine erste antireflektive
Schicht 84, welche eine oder mehrere verschiedene Typen
von antireflektiven Materialien oder einen oder mehrere Filme von
verschiedenen antireflektiven Materialien, z. B. eine Zinkoxidschicht über einer
Zinkstannatschicht; ein erstes infrarotreflektives Metall, beispielsweise
Silber, Schicht 86; eine erste keramische, beispielsweise
aluminiumdotierte Zinkoxidschicht 88; eine zweite antireflektive
Schicht 90, welche eine oder mehrere verschiedene Typen
von antireflektiven Materialien und eine oder mehrere Filme von
verschiedenen antireflektiven Materialien, beispielsweise eine Zinkoxidschicht
auf einer Zinkstannatschicht; eine zweite Silberschicht 92;
eine zweite aluminiumdotierte Zinkoxidschicht 94; eine
dritte antireflektive Schicht 96, welche eine oder mehrere
verschiedene Typen von antireflektiven Materialien oder einen oder
mehrere Filme von verschiedenen antireflektiven Materialien, beispielsweise eine
Zinkoxidschicht auf einer Zinkstannatschicht; und ein schützendes
Overcoating 98 von einem Typ, welcher im Stand der Technik
bekannt ist, beispielsweise eine Titanoxidschicht oder eine abgestufte
Silikonoxynitridschicht, einschließen kann. Verwiesen werden
könnte
auf US-A-5,821,001 hinsichtlich der Beispiele für multiple Filme in einer antireflektiven
Schicht und auf US-A-(s)-4,716,086 und 4,786,563 für Beispiele
von schützenden
Overcoatings. Die aluminiumdotierten Zinkoxidschichten der vorliegenden
Erfindung stellen verbesserte physikalische und optische Eigenschaften
bereit und eliminieren oder reduzieren die Probleme, welche gegenwärtig durch
die Verwendung von metallischen Grundierungsschichten auftreten.
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Da
die aluminiumdotierte Zinkoxidschicht transparent ist und einen ähnlichen
Brechungsindex im Vergleich zu konventionellen dielektrischen Materialien,
wie z. B. Zinkstannat aufweist, ist die Dicke der aluminiumdotierten
Zinkoxidschicht im Allgemeinen nicht kritisch zum Ausbilden transparenter
Coatings, d. h. die Eigenschaften des gecoateten Substrats sind
nicht typischerweise nachteilig durch die Dicke der aluminiumdotierten
Zinkoxidschicht beeinflusst. Die Komponenten des Transmissionsgrads
und des Reflexionsgrades des gecoateten Glassubstrates werden nicht
nachteilig beeinflusst, was sie mit den metallischen schützenden Schichten
des Standes der Technik sehr wohl sind. Jedoch werden die Gesamtdicke
der aluminiumdotierten Zinkoxidschicht und der benachbarten antireflektiven
Schicht kontrolliert werden müssen,
um die gewünschte optische
Dicke beizubehalten; beispielsweise wenn die Dicke der aluminiumdotierten
Zinkoxidschicht vergrößert wird,
muss die Dicke der benachbarten antireflektiven Schicht reduziert
werden, um die gewünschten
optischen Eigenschaften für
eine bestimmte Farbe beizubehalten. Wenn der Brechungsindex der
aluminiumdotierten Zinkoxidschicht substantiell unterschiedlich
von demjenigen der benachbarten dielektrischen Schicht ist, kann
die Dicke von diesen Schichten eingestellt werden, um die gewünschte optische
Dicke einer gewünschten
Farbe zu erhalten. Herkömmliche
optische Monitore (nicht gezeigt) können in dem Coater 10 vorhanden
sein, um die Dicke der Coating-Schichten zu überwachen und zu kontrollieren.
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Darüber hinaus
verstärkt
die aluminiumdotierte Zinkoxidschicht die physikalischen Eigenschaften
des gecoateten Substrats, wie z. B. die Härte. Des Weiteren kann ein
Substrat, welches eine aluminiumdotierte Zinkoxidschicht anstelle
einer herkömmlichen
Grundierungsschicht verwendet, anschließend hitzebehandelt werden,
z. B. um das gecoatete Glassubstrat zu krümmen, zu tempern oder hitzezuhärten. Da
die Transmission der keramischen Grundierungsschicht sich nicht
signifikant unter Erhitzen, im Vergleich zu einem Coating, welches
eine dicke metallische Grundierungsschicht einschließt verändert, kann
ein einziges gecoatetes Substrat für beide Anwendungen, unter
Hitze und nicht unter Hitze, verwendet werden, wodurch die Anforderung von
getrennten Vorräten
von gecoateten Substraten, welche mit herkömmlichen Systemen notwendig
war, eliminiert wird. Wie man verstehen kann, wird das Erhitzen
der keramischen Schicht, in einem Fall, wo die keramische Grundierungsschicht
substöchiometrisch
ist, wahrscheinlicherweise die Zusammensetzung weiter aufoxidieren,
was den Transmissionsgrad der keramischen Grundierungsschicht verändert und
daher den Transmissionsgrad des gecoateten Gegenstandes.
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Während in
dem Verfahren, welches oben beschrieben wurde, die Kathoden 26 und 30 in
den ersten und dritten Zonen 12 bzw. 16 konventionelle
Zink- und Zinnlegierungskathoden waren, könnte eine oder beide dieser
Kathoden 26 und 30 eine keramische, z. B. eine
aluminiumdotierte Zinkoxidkathode sein, um die konventionellen antireflektiven
Schichten 84, 90 mit aluminiumdotierten Zinkoxidschichten
zu ersetzen.
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Beispiel
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Um
die Effekte des Abscheidens einer aluminiumdotierten Zinkoxidschicht
auf einer keramischen Kathode auf einem Glassubstrat und ebenso
auf einem vielbeschichteten gecoateten Substrat zu studieren wurden
Proben erzeugt. Alle diese Proben, welche unten diskutiert werden,
wurden mit einem konventionellen Airco ILS 1600 Ablagerungssystem,
verwendend einen Systemdruck von ungefähr 532 mPa (4° mTorr) und
Leistungseinstellungen zwischen 0,5–1,5 kW durchgeführt. Abscheidungsparameter
und Ergebnisse der Abscheidung einer aluminiumdotierten Zinkoxidschicht
auf einem Glassubstrat und auch für die Abscheidung eines Silbercoatings,
welche einen geringen Emissionsgrad enthält mit aluminiumdotierten Zinkoxidgrundierungen
auf einem Glassubstrat sind in Tabellen 1 bzw. 2 gezeigt.
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Die
Proben, welche in Tabelle 1 dargestellt sind, wurden durch Abscheidung
einer aluminiumdotierten Zinkoxidschicht unmittelbar auf klar polierte
Glassubstrate von 30,48 cm2 (zwölf Quadratinch)
und 2,3 mm (0,09 Inch) Stärke
in einer konventionellen Art und Weise, d. h. durch sukzessives
Passieren des Substrates unter der Kathode während des Coatings hergestellt.
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3 zeigt ein Diagramm der
Abscheidungsrate gegen den prozentualen Sauerstoffgehalt in dem
totalen Glasstrom zur Herstellung dieser Proben. Die beiden Datensätze korrespondieren
mit verschiedenen Abscheidungsstärkegraden
für das
Airco ILS 1600 Abscheidungssystem. 4 zeigt
den Absorptionsgrad von dünnen
Filmen des gleichen Materials mit Stärken von 0,05–0,18 μm (500–1800 Å). In reinem
Argon ist der Absorptionsgrad der abgeschiedenen keramischen Schicht
hoch, was zeigt, dass die Schicht ein hochreduziertes Material ist.
Jedoch wenn 5% oder mehr an Sauerstoff in die Zone oder die Zerstäubungskammer
hinzugefügt
werden, wird der Absorptionsgrad der Schicht deutlich vermindert
(4), während der
Sprung in der Abscheidungsrate im Vergleich dazu klein ist (3). Interessanterweise,
wie in den 3 und 4 gezeigt, resultieren höhere Grade
an Sauerstoff, welche sogar in höheren
Abscheidungsraten resultieren, nicht in niederen Graden des Absorptionsgrades,
d. h. mit einer sehr kleinen Menge an Sauerstoff in dem Gasstrom
wird der abgeschiedene Film essentiell vollkommen oxidiert.
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Die
Ergebnisse, welche in Tabelle 2 dargestellt sind, sind für vielschichtige
Coatings, welche auf klarem polierten Glassubstraten von 30,48 cm2 (12 Quadratinch) und 2,3 mm (0,09 Inch)
Dicke abgeschieden sind. Die Coating-Schichtenfolge umfasst eine
erste Zinkstannatschicht, abgeschieden direkt auf dem klaren, polierten
Glassubstrat; eine erste Silberschicht, abgeschieden auf der ersten
Zinkstannatschicht; eine erste aluminiumdotierte Zinkoxidschicht,
abgeschieden von einer keramischen Kathode auf der ersten Silberschicht; eine
zweite Zinkstannatschicht, abgeschieden auf der ersten aluminiumdotierten
Zinkoxidschicht; eine erste Zinkoxidschicht, abgeschieden auf der
zweiten Zinkstannatschicht; eine zweite Silberschicht, abgeschieden auf
der ersten Zinkoxidschicht; eine zweite aluminiumdotierte Zinkoxidschicht,
abgeschieden von einer keramischen Kathode auf die zweite Silberschicht;
eine zweite Zinkoxidschicht, abgeschieden auf der zweiten silberdotierten
Zinkoxidschicht; und einen Titanoxidüberzug, abgeschieden auf der
zweiten Zinkoxidschicht. Scherwiderstand, Klebeband- und Opazitätstests
wurden auf den gecoateten Substraten in der üblichen Art und Weise durchgeführt. Die
Resultate sind in Tabelle 2 dargestellt. Beispielsweise wird der
Klebebandtest durchgeführt
durch Aufkleben eines Stückes
von Scotch Markenklebeband auf die gecoatete Oberfläche, Aufpressen
des Klebebandes mit der Hand gegen das Coating und anschließendes Abziehen
des Klebebandes, um visuell festzustellen, ob das Coating abgeblättert ist.
Wenn kein Abblättern
auftritt, wird eine positive Bewertung (P, passing) vermerkt, und
wenn Abblättern
auftritt, wird eine negative Bewertung (F, failing) aufgezeichnet.
Der Opazitätstest
war ebenfalls ein visueller Test, um qualitativ den Gehalt der Coating-Opazität von A+ (bedeutet keine Opazität) bis D– (sehr
trüb) zu
bestimmen. Der Scherwiderstandstest wurde durchgeführt durch Überstreichen
des gecoateten Substrats zwanzig Mal mit einem feuchten Lappen,
gefolgt von einer visuellen Bewertung von A+,
bedeutend hohe Scherbeständigkeit,
bis D–,
bedeutend geringe Scherbeständigkeit.
In Probe Nr. 14 von Tabelle 2, bei 30% Sauerstoff war die Coatingschicht
stark zusammengebrochen und deswegen wurden keine Opazitätsergebnisse
aufgezeichnet. Beispiele solcher Tests wurden in der früher zitierten
US-A-5,821,001 beschrieben. Von den oben genannten Ergebnissen erscheint
für eine
Airco ILS 1600 Kammer, in welcher ein Gesamtarbeitsgasdruck von
0,532 mPa (4 mTorr) und eine Kathodenleistung von 0,5–1,5 kW
eingesetzt wird, die bevorzugte Region für das Kathodenzerstäuben einer
nicht absorbierenden aluminiumdotierten Zinkoxidkathode zwischen
3–10 Vol.-%
Sauerstoff, bevorzugt 3–5
Vol.-% Sauerstoff zu liegen. Jedoch, wie von einem Fachmann verstanden
werden wird, könnte
dieser Bereich für
andere Coatings oder für
andere Drücke oder
Leistungseinstellungen unterschiedlich sein. Wie in den 5 und 6 gezeigt, kann ein minimaler Emissionsgrad
von 0,045 mit 3–5
Vol.-% Sauerstoff erhalten werden. Dies schneidet im Vergleich mit
dem reproduzierbaren Emissionsgrad von 0,05 für Coatings, in welchen konventionelle
Titangrundierungsschichten verwendet werden, günstig ab. In ähnlicher
Weise werden in diesem Bereich der partiellen Sauerstoffflutung
maximale Coating-Leitfähigkeit
und maximaler Transmissionsgrad beobachtet. Im Gegensatz dazu nehmen
die oben genannten Coating-Eigenschaften sukzessive mit dem zunehmenden
Gehalt an Sauerstoff im Gas ab. Der optimale Bereich der Sauerstoffkonzentration
korrespondiert mit dem Bereich, wo die Abscheidungsrate des vollkommen
oxidierten aluminiumdotierten Zinkoxids am höchsten ist. Für das Airco ILS
1600 System, wie oben beschrieben, wurde der optimale Sauerstoffgehalt
zwischen 3–5
Vol.-% festgestellt. Dieser optimale Bereich kann bei anderen Modellsystemen
variieren. Vorzugsweise sollte, wie oben diskutiert, der Gehalt
an Sauerstoff nicht in einer Vergrößerung des Widerstandes der
Silberschicht resultieren. Wie in 5 dargestellt,
korrespondiert in diesem System dies mit einer Sauerstoffgegenwart
von 10 Vol.-% oder weniger. Jedoch wie 5 zeigt, resultiert eine Sauerstoffgegenwart
von bis zu 20 Vol.-% noch immer in einem Coating mit einem akzeptablen
Level für
den Emissionsgrad. Jedoch wie oben diskutiert sollte der maximale
Anteil an Sauerstoff nicht mehr als derjenige sein, welcher eine
30%ige bis 75%ige Steigerung des Widerstandes der Silberschicht
bei einer gegebenen Stärke,
berechnet im Hinblick auf eine Silberschicht von ähnlicher
Dicke, welche in einer inerten, z. B. Argon-, Atmosphäre erzeugt
wird.
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In
dem Fall, dass eine stabile, aber absorbierende Grundierungsschicht
gewünscht
wird, z. B. für
einen niedrigen Emissionsgrad und/oder einen niedrigen Tönungskoeffizienten
des gecoateten Produktes, kann die keramische Kathode in einer inerten
Atmosphäre
zerstäubt
werden oder in einer Atmosphäre,
welche weniger als 3% reaktives Gas, z. B. Sauerstoff, enthält, um eine
stöchiometrisch
optisch absorbierende keramische Grundierungsschicht zur Verfügung zu
stellen. Wie in der Diskussion der vorliegenden Erfindung verwendet, ist
eine stabile Schicht eine Schicht, welche sich nicht chemisch während der
normalen Verwendung des gecoateten Produktes verändert, eine stabile Schicht
aufweist, und es erwartet wird, dass sie sich ändert, wenn die stabile Schicht
während
der Herstellung des Endproduktes erhitzt wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung können
die Kathoden 26 und 30 in der ersten und dritten
Zone 12 und 16 mit einer keramischen, z. B. mit
einer aluminiumdotierten Zinkoxidkathode ersetzt werden. Die Kathodenhalter 36 und
die Kathode 40 der zweiten Zone 14 können weggelassen
werden. Der Gehalt an Sauerstoff in der ersten und dritten Zone 12 und 16 kann,
wie oben beschrieben, kontrolliert werden, so dass keramische Schichten,
welche von diesen Kathoden abgeschieden werden, substantiell vollständig oxidiert
sind. Folglich kann eine keramische Schicht, z. B. eine aluminiumdotierte
Zinkoxidschicht, sowohl unterhalb als auch über die Silberschicht abgeschieden
werden.
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Weitere
Silber- und keramische Schichten können aufgebracht werden, um
eine vielschichtige Schichtenabfolge auszubilden. In dieser Ausführungsform
der Erfindung wird die Keramik, z. B. das aluminiumdotierte Zinkoxid
nicht nur als schützende
Schicht für
die Silberschicht verwendet, sondern umfasst auch alle der antireflektiven
Schichten. Durch Reduktion der Anzahl der Kathodenpositionen kann
die Komplexität
des Coaters reduziert werden, im Vergleich zu derjenigen, welche
für Coater
im Stand der Technik erforderlich ist.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsformen
des Coaters wie oben beschrieben kontinuierliche Coater waren, sind
die Prinzipien der Erfindung auf andere Coatertypen übertragbar,
wie z. B. Batch-Coater. Des Weiteren können antireflektive und infrarotreflektive
Metalle von jedem konventionellen Typus sein, wie diejenigen, welche
oben beschrieben wurden.
