Procedimiento de depósito de capa delgada y producto obtenido.

Procedimiento de tratamiento de al menos una capa delgada continua a base de plata depositada sobre una primera cara de un sustrato,

en el que se lleva cada punto de dicha al menos una capa delgada a una temperatura de al menos 300ºC manteniendo una temperatura inferior o igual a 150ºC en cualquier punto de la cara de dicho sustrato opuesta a dicha primera cara, con el fin de aumentar el porcentaje de cristalización de dicha capa delgada conservándola continua y sin etapa de fusión de dicha capa delgada.

Procedimiento de depósito de capa delgada y producto obtenido

La invención se refiere al ámbito de las capas delgadas inorgánicas, depositadas en particular sobre sustratos de vidrio. Se refiere más concretamente a un procedimiento de cristalización, al menos parcial, de dichas capas delgadas y ciertos productos obtenidos por medio de este procedimiento.

Numerosas capas delgadas se depositan sobre sustratos, en particular de vidrio plano o débilmente abombado, con el fin de impartir a los materiales obtenidos propiedades especiales: propiedades ópticas, por ejemplo de reflexión o de absorción de radiaciones de un determinado intervalo de longitudes de onda, propiedades de conducción eléctrica especial, o incluso propiedades relacionadas con la facilidad de limpieza o con la posibilidad para autolimpiarse el material.

Estas capas delgadas se basan generalmente en compuestos inorgánicos: óxidos, nitruros, o incluso metales. Su espesor varía generalmente de algunos nanómetros a algunos centenares de nanómetros, de ahí su calificativo de delgadas.

Se pueden citar capas delgadas a base de plata metálica, las cuales tienen propiedades de conducción eléctrica y de reflexión de las radiaciones infrarrojas, de ahí su utilización en acristalamientos de control solar, en particular antisolares (para disminuir la cantidad de energía solar entrante) o de baja emisividad (para disminuir la cantidad de energía disipada hacia el exterior de un edificio o de un vehículo).

Las capas a base de plata presentan la particularidad de ver algunas de sus propiedades mejoradas cuando están en un estado al menos parcialmente cristalizado. Se busca generalmente aumentar al máximo el porcentaje de cristalización de esas capas (la proporción máslca o volumétrica de materia cristalizada) y el tamaño de los granos cristalinos (o el tamaño de zonas coherentes de difracción medidas por métodos de difracción de rayos X), incluso en ciertos casos favorecer una forma cristalográfica particular.

Se sabe que las capas de plata que presentan un porcentaje de cristalización elevado y por tanto un pequeño contenido residual de plata amorfa presentan una emisividad y una resistividad más bajas que capas de plata mayoritariamente amorfas. Por tanto se mejoran la conductividad eléctrica y las propiedades de baja emisividad de esas capas.

Un procedimiento comúnmente utilizado a escala industrial para el depósito de capas delgadas, en particular sobre sustrato vitreo, es el procedimiento de pulverización catódica asistido por campo magnético, llamado procedimiento magnetrón. En este procedimiento se crea un plasma bajo un vacío impulsado en las proximidades de un blanco que comprende los elementos químicos a depositar. Las especies activas del plasma, bombardeando el blanco arrancan dichos elementos que se depositan sobre el sustrato formando la capa delgada deseada. Ese procedimiento se llama reactivo cuando la capa está constituida por un material resultante de una reacción química entre los elementos arrancados del blanco y el gas contenido en el plasma. La principal ventaja de este procedimiento reside en la posibilidad de depositar sobre una misma línea un apilamiento muy complejo de capas haciendo desplazarse sucesivamente el sustrato bajo diferentes blancos, generalmente en un solo y mismo dispositivo.

Durante la aplicación industrial del procedimiento magnetrón, el sustrato permanece a temperatura ambiente o sufre un aumento moderado de temperatura (menos de 8°C), en particular cuando la velocidad de desplazamiento del sustrato es elevada (lo que generalmente se persigue por razones económicas). Lo que puede parecer una ventaja constituye, sin embargo, un inconveniente en el caso de las capas antes mencionadas, porque las bajas temperaturas implicadas no permiten generalmente un crecimiento cristalino suficiente. Este es el caso muy en particular para capas delgadas de espesor pequeño y/o de capas constituidas por materiales cuyo punto de fusión es muy elevado. Por tanto las capas obtenidas según este procedimiento son mayoritariamente, incluso totalmente, amorfas o nanocristalizadas (siendo el tamaño medio de los granos cristalinos inferior a varios nanómetros), y se presentan necesarios tratamientos térmicos para obtener el porcentaje de cristalización deseado o el tamaño de granos deseado.

Posibles tratamientos térmicos consisten en recalentar el sustrato, ya sea durante el depósito o al final del depósito, en salida de línea magnetrón. Más en general, son necesarias temperaturas de al menos 2°C o 3°C. En efecto, la cristalización es tanto mejor y el tamaño de los granos es tanto más grande cuanto más próxima es la temperatura a la temperatura de fusión del material que constituye la película delgada.

Sin embargo el calentamiento del sustrato en las líneas magnetrón industriales (durante el depósito) se presenta difícil de implementar, en particular porque las transferencias de calor en vacío, necesariamente de naturaleza radiante, son difíciles de controlar e implican un coste elevado en el caso de los sustratos de gran tamaño, de varios metros de anchura. En el caso de sustratos de vidrio de espesor pequeño, este tipo de tratamiento implica frecuentemente riesgos elevados de rotura.

El calentamiento del sustrato revestido al final del depósito, por ejemplo colocando el sustrato en un horno o una estufa o sometiendo el sustrato a radiación infrarroja proveniente de dispositivos de calentamiento convencionales tales como lámparas Infrarrojas, presenta también inconvenientes porque procedimientos diferentes contribuyen a calentar sin discernimiento el sustrato y la capa delgada. El calentamiento del sustrato a temperaturas superiores a 15°C es susceptible de generar roturas en el caso de sustratos de gran tamaño (varios metros de ancho) porque es imposible asegurar una temperatura idéntica sobre toda la anchura del sustrato. El calentamiento de los sustratos ralentiza también el conjunto del procedimiento, porque es necesario esperar su enfriamiento completo antes de considerar su recorte o su almacenamiento que generalmente tiene lugar apilando los sustratos unos sobre otros. Un enfriamiento muy controlado es además indispensable para evitar la generación de tensiones en el seno del vidrio, y por tanto la posibilidad de roturas. Siendo muy costoso tal enfriamiento muy controlado, el recocido no está en general suficientemente controlado para eliminar las tensiones térmicas en el seno del vidrio, lo que genera un mayor número de roturas en línea. El recocido presenta además el inconveniente de hacer más difícil el recorte del vidrio, teniendo las grietas una tendencia menos fuerte para propagarse linealmente.

El calentamiento de los sustratos tiene lugar en el caso en que los acristalamientos son abombados y/o templados, porque se realiza un recalentamiento del vidrio por encima de su temperatura de reblandecimiento (generalmente a más de 6°C, incluso 7°C durante algunos minutos). Por tanto el temple o la flexión permiten obtener el resultado deseado de cristalización de las capas delgadas. Sin embargo sería costoso someter a tales tratamientos todos los acristalamientos con el único propósito de mejorar la cristalización de las capas. Además, los acristalamientos templados no se pueden ya recortar, y algunos apilamientos de capas delgadas no resisten las temperaturas elevadas experimentadas durante el temple del vidrio. Un ejemplo de este tipo de tratamiento térmico se da en el documento US 24/5467.

La invención tiene por objetivo proponer un procedimiento que permite mejorar las propiedades de cristalización de capas delgadas a base de plata, pero que no presenta los inconvenientes antes mencionados.

Con este fin, la invención tiene por objetivo un procedimiento de tratamiento de al menos una capa delgada continua a base de plata depositada sobre una primera cara de un sustrato, en el que se lleva cada punto de dicha al menos un capa delgada a una temperatura de al menos 3°C manteniendo una temperatura inferior o igual a 15°C en cualquier punto de la cara de dicho sustrato opuesta a dicha primera cara, con el fin de aumentar el porcentaje de cristalización de dicha capa delgada conservándola continua y sin etapa de fusión de dicha capa delgada.

Por capa delgada continua se entiende, en el sentido de la presente invención, que la capa recubre prácticamente todo el sustrato o, en el caso de un apilamlento, toda la capa subyacente. Es importante que el carácter continuo de la capa delgada (y por tanto sus propiedades deseables) se preserve por el tratamiento según la Invención.

Por punto de la capa se entiende una zona de la capa que sufre el tratamiento en un Instante dado. Según la Invención, la totalidad... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de tratamiento de al menos una capa delgada continua a base de plata depositada sobre una primera cara de un sustrato, en el que se lleva cada punto de dicha al menos una capa delgada a una temperatura de al menos 3°C manteniendo una temperatura Inferior o igual a 15°C en cualquier punto de la cara de dicho sustrato opuesta a dicha primera cara, con el fin de aumentar el porcentaje de cristalización de dicha capa delgada conservándola continua y sin etapa de fusión de dicha capa delgada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, tal que el sustrato es de vidrio, en particular silico-sodo-cálcico.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que se mantiene una temperatura inferior o igual a 1°C, en particular 5°C, en cualquier punto de la cara del sustrato opuesta a la cara sobre la que se deposita la capa delgada.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que cada punto de la capa delgada se lleva a una temperatura superior o igual a 3°C durante un tiempo inferior o igual a 1 segundo, incluso ,5 segundos.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que el sustrato presenta al menos una dimensión superior o igual a 1 m, incluso 2 m.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que la capa delgada antes del tratamiento no contiene disolvente acuoso u orgánico, se obtiene en particular por pulverización catódica.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que la capa delgada es conductora de la electricidad y el calentamiento de la capa delgada se realiza por inducción.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, tal que la capa delgada absorbe al menos una parte de la radiación infrarroja, y el calentamiento de la capa delgada se realiza por medio de una radiación cuya longitud de onda está comprendida en dicha parte de la radiación infrarroja absorbida por dicha capa.

9. Procedimiento según la reivindicación precedente, tal que el calentamiento de la capa delgada se realiza por medio de un láser que emite una radiación infrarroja.

1. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se utiliza un láser que emite una radiación cuya longitud de onda está comprendida entre ,5 y 5 micrómetros.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 1, que utiliza un sistema que forma un rayo láser en linea que irradia simultáneamente toda la anchura del sustrato, y bajo la cual se desplaza este último.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, tal que el calentamiento de la capa delgada se realiza por técnicas de proyección térmica, en particular por una técnica de proyección por antorcha de plasma.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, tal que el calentamiento de la capa delgada se realiza sometiendo dicha capa delgada a la acción de al menos una llama.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, tal que se lleva dicha capa delgada a base de plata a una temperatura comprendida entre 3 y 6°C, preferiblemente entre 35 y 55°C.

15. Procedimiento de obtención de un material que comprende un sustrato y al menos una capa delgada a base de plata, en el que se deposita dicha al menos una capa delgada sobre dicho sustrato por pulverización catódica asistida por campo magnético, y se somete dicha al menos una capa delgada al procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.