專利名稱：靶材料及其在濺射過程中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據專利權利要求1的前序部分所述的靶材料及其應用。
它涉及玻璃涂層領域，特別是具有可熱處理的陽光保護層系統的玻璃涂層。
背景技術：
彎曲的涂層玻璃用于多種用途。此用途為例如，在建筑物轉角處作為櫥窗玻璃的曲面窗玻璃。均勻涂覆曲面玻璃的工藝在技術上是非常困難的。因此，已經嘗試首先涂覆玻璃，隨后再使其變形。但是，遇到的問題是涂層剝落或形成氣泡。剝落或鼓泡問題還發(fā)生在只須受溫熱的平面建筑玻璃上。建筑玻璃為加熱幾分鐘至大約700℃的溫度，隨后迅速冷卻而形成的。當該玻璃受到破壞時，不同于未回火的玻璃，由于這些加熱和冷卻過程，該玻璃破碎成許多小玻璃碎片。出于技術安全原因，這種性能常常是需要的。
已知一種熱加工涂層玻璃的制造方法，其中，首先在玻璃基板上形成日照控制層(solar control layer)或電學傳導層，并在其上沉積保護層(EP 0546302B1)。這里的日照控制層由金屬組成，例如不銹鋼、鈦、鉻、鋯、鉭或鉿或這些金屬的氮化物、硼化物或碳化物。另一方面，保護層包括例如氮化硼、氮化硅、硅的氮化物或碳氮化物。
另外，已知涂層玻璃可以經過熱處理，并且熱防護膜和另外的保護膜依次按序成層(EP 0501632B1)。另外的保護膜對于可見光波長是透明的并由硅的氧氮化物構成，用化學式SiOxNy表示，其中x在0.65-1.25范圍內，y在0.05-0.67范圍內。
在另一種可熱處理的窗玻璃中，涂層含有封閉在兩個介電層之間的金屬氮化物層(WO 02/090281A2)。其中一個介電層至少部分硝化，并設置以使金屬氮化物層位于這些介電層和玻璃基板之間。
還已知用于氮化或氧化硅層沉積的濺射靶(DE 19810246A1)。這種濺射靶包含在熔體中加入摻雜物質的凝固形成的硅體。摻雜物質由1-15重量％的鋁組成。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過利用濺射來向基板提供可回火的涂層來解決問題，其中能獲得非常高的濺射速率。
根據專利權利要求1的特征來解決這個問題。
本發(fā)明從而涉及利用濺射來制備用于日照控制和吸收層的保護層的靶材料。這種靶材料由摻雜鈦的硅組成。由該靶材料制備的保護層可被加熱而不使其性能顯著改變。因此它也適合于涂覆加熱隨后彎曲的玻璃。
本發(fā)明獲得的一個優(yōu)點包括抗日光和熱輻射的層系防護物具有5-50％的透射度，且透射度是可設定的。另外，層系可具有不同的反射色，且這些不同的顏色也可以容易地設定。
此外，層系為機械高穩(wěn)定性的，且具有高抗劃傷性。從而具有長使用壽命的獨特窗玻璃成為可能。可回火的層允許涉及涂覆、切割、回火的高效的生產順序。本發(fā)明另外的優(yōu)點包括，在回火的過程中，光學參數例如顏色、透射度和反射性完全不變或只輕微變化。在回火過程中，散射光分量，即所謂的光霧度值幾乎不會增大。
根據本發(fā)明涉及Si:Ti以及也涉及AlSi:Ti的靶材料的一個優(yōu)點是，與純硅相比，濺射速率提高大約20％。此更高的濺射速率可歸因于鈦摻雜。而且鈦導致陶瓷層例如含鈦的氮化硅對金屬層更好的粘附性。含鈦陶瓷層對例如鉻的提高的粘附性被認為歸因于Ti-Cr橋(bridge)。


本發(fā)明具體的實施例在附圖中示出，并在下文中進一步詳細說明。
附圖中圖1是濺射室的橫截面，圖2是濺射室的局部詳圖，圖3是基板的第一多層涂層，圖4是基板的第二多層涂層，圖5是基板的第三多層涂層，圖6是基板的第四多層涂層，圖7是基板的第五多層涂層。
具體實施例方式
圖1顯示了濺射室1的橫截面，在其中實施基板的涂覆。此濺射室1包括專門的涂覆室2和兩個緩沖室3、4。鄰接此濺射室1在其右方和/或左方可具有另外的濺射室，在此沒有示出?；?通過支架7支撐的傳送輥6從左至右地傳送。在緩沖室3、4每個的上方設置增壓室8、9，每個增壓室8、9的上方安置泵10、11。
在泵10、11之間安置有裝配蓋12，在其底面固定有陰極支柱13，它支承著具有靶15的陰極14。靶15由硅、鋁和鈦或只由硅和鈦的組合物組成。靶15下方的陽極16固定在支柱17上，它包括冷卻系統18，并通過絕緣體19連接到涂覆室2的壁20上。鄰近陽極16提供用于濺射氣體的供給線21、38。在陰極遮罩22內提供陰極冷卻水管道23、24，用于冷卻水的往返輸送。陰極接線由25表示。間隙聯鎖裝置(gapinterlock)26連接涂覆室2和緩沖室4。
37表示壓力傳感器，其通過線路27與控制器28連接并測量涂覆室2內的壓力。根據測得的壓力，通過控制線路29、30和閥門31、32來控制涂覆室2內的氣體壓力，通過線路33、34控制陰極-陽極電壓。
兩個氣體線路21、38沿著陰極14從兩面延伸。兩個外部線路21和兩個內部線路38每一個都彼此相連。
通過線路33、34測量等離子體放電的電壓和電流，特別是與時間相關的，以便確定瞬時功率。
對于本發(fā)明重要的是，靶15是摻雜鈦的陶瓷Si或SiAl靶。如果供給氮和氧時對該靶進行濺射，若例如Ti的百分率為2重量％，Al為10重量％且Si為88重量％，則在基板5上形成(SiAl:Ti)NO層。但是，0.5-50重量％的鈦的混合物也是允許的。SiAl和Ti之間的冒號表示在冒號前面的材料被鈦摻雜。
(SiAl:Ti)NO層優(yōu)選利用混合靶制備。但也可以通過同時濺射兩個靶來施加此涂層。這種情況下的第一靶可以是金屬的Ti靶或陶瓷的TiOx靶，這種情況下的第二靶則為Si或SiAl靶。將鋁與鈦混合也是容易想到的。所有的濺射形式原則上都是可以使用的，即平面和旋轉陰極，DC和AC濺射。
對于層重要的是鈦和硅同氧或同氮形成化合物。因此，反應的濺射過程必須在含氧和氮的氣氛中進行。這些氣體通過線路21、38引入濺射室。在這種情況下，得到的層除Al化合物之外，還含有不定量的反應產物TiO2、TiN、SiO2和Si3N4。由于因水的分解而產生的氫存在于環(huán)境氣氛中，鈦也可同氫形成化合物。氫化鈦提高了濺射層的粘著度。因此，至少向生產氣體中提供少量的水或含氫氣體是有利的。已知的含氫氣體例如所謂的合成氣體，氮-氫混合物或氬和氫的混合物。
意想不到的是，盡管較厚層的純TiN為金色且不透明，卻仍然形成了光學透明層。鋁的百分率不被層的性能所要求；它用來提高硅靶的可用性，含有至少約5％鋁的硅靶會明顯失去純鋁的脆性。另外，濺射性能也通過加入鋁而改善。
當用兩個靶濺射時，如果一個為TiOx靶，即使沒有氧的加入也能夠形成(SiaAlb:Tic)xNyOz層，且其具有更大的氧含量。下標a、b、c、x、y、z代表整數。
適應于特定的相鄰層，保護層(SiaAlb:Tic)xNyOz也可以從(SiaAlb:Tic)N至(SiaAlb:Tic)O變化。
圖2顯示了涂覆室2的局部詳圖，其中使用了兩個靶15、42。這里靶15包含Si或SiAl，另一個靶42由金屬的Ti或TiOx組成。若靶由SiAl組成，則硅摻入1％-15％的鋁，由此提高了其他情況下脆性硅的機械性能。靶15、42都通過陰極14、41和陰極支柱13、40同裝配蓋12連接。
靶15、42可以同時或依次濺射。用來制備日照控制層或吸收層的靶未在圖1和2中示出。
圖3顯示了玻璃基板50上的第一層順序。該層順序包括為(SiaAlb:Tic)xNyOz的層51，優(yōu)選為金屬且此處為鉻的日照控制層52，為(SiaAlb:Tic)xNyOz的另外的層53。
圖4顯示了不同于圖3的層順序，其中直接在玻璃基板50上提供了另外的介電層54。
圖5顯示了另一種層順序。不同于圖4的層順序，其中另外的介電層54覆蓋在上層53上。
圖6顯示了不同于圖4層順序的另外的層順序，其中又提供了第二介電層55，將上層53同外界隔絕。
圖7顯示了相應于圖5層順序的另外的層順序，但其中又包括了相應于圖3中層順序51、52、53的層順序56、57、58。
使用相同的發(fā)生器和1500cm2的靶面積所得到的濺射速率如下所列多晶Si 電功率18.1kW，速率30nm*m/min非晶SiAl電功率18.0kW，速率34nm*m/min非晶SiAl:Ti 電功率18.5kW，速率42nm*m/min
權利要求
1.利用濺射來制備用于日照控制和吸收層的保護層的靶材料，其特征在于，所述靶材料包含硅和鈦。
2.如權利要求1所述的靶材料，其特征在于，所述靶材料還包含鋁。
3.如權利要求1或2所述的靶材料，其特征在于，鈦的百分率為0.5-50重量％。
4.如權利要求1或2所述的靶材料，其特征在于，鈦的百分率為2重量％，鋁的百分率為10重量％，硅的百分率為88重量％。
5.如前述一項或多項權利要求所述的靶材料，其特征在于，它在單個靶(15)中作為合金實現。
6.如權利要求2-4的一項或多項所述的靶材料，其特征在于，它以兩個靶的形式提供，其中一個靶是金屬的鈦靶，另一個靶是SiAl靶。
7.如權利要求2-4的一項或多項所述的靶材料，其特征在于，提供兩個靶，其中一個靶是TiOx靶，另一個靶是SiAl靶。
8.如權利要求5-7所述的靶材料，其特征在于，靶是繞其縱軸并相對于磁控管的磁體旋轉的圓柱形的靶。
9.如前述一項或多項權利要求所述的靶材料在室(22)中進行的濺射過程中的應用，向所述室中引入氮和氧，由此形成(SiaAlb:Tic)xNyOz保護層，其中a、b、c、x、y、z是大于零的整數。
10.如前述一項或多項權利要求所述的靶材料在室(22)中進行的濺射過程中的應用，向所述室中引入氮和氧，由此形成(Sia:Tib)xNyOz保護層，其中a、b、x、y和z是大于零的整數。
11.如權利要求9或10所述的靶材料的應用，其特征在于，(SiaAlb:Tic)xNyOz層或(Sia:Tib)xNyOz層的氧含量和/或氮含量在向著吸收層的方向減少。
12.如權利要求9-11所述的保護層在嵌入日照控制和吸收層中的應用。
13.如權利要求12所述的嵌入的日照控制和吸收層作為玻璃涂層的應用。
14.如權利要求13所述的嵌入的日照控制和吸收層的應用，其特征在于，在玻璃和嵌入的日照控制和吸收層之間提供介電層。
15.如權利要求13所述的嵌入的控制和吸收層的應用，其特征在于，在外保護層上提供介電層。
16.如權利要求13所述的嵌入的控制和吸收層的應用，其特征在于，它嵌入在兩個介電層之間，其中一個介電層同玻璃接觸。
17.如權利要求13所述的嵌入的控制和吸收層的應用，其特征在于，提供兩個嵌入的控制和吸收層，兩者之間配置介電層。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用濺射來制備用于日照控制和吸收層的保護層的靶材料。這種靶材料由摻雜鈦的硅組成。利用該靶材料制備的保護層可被加熱而不使其性能顯著改變。因此它也適合于涂覆加熱隨后彎曲的玻璃。
文檔編號C03C17/36GK1961094SQ200480043213
公開日2007年5月9日 申請日期2004年6月2日 優(yōu)先權日2004年6月2日
發(fā)明者耶德·克萊德艾特, 安東·茲梅爾蒂, 邁克爾·蓋斯勒 申請人:應用材料有限公司