Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

FR2879188A1 - Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique. - Google Patents

Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique. Download PDF

Info

Publication number
FR2879188A1
FR2879188A1 FR0452950A FR0452950A FR2879188A1 FR 2879188 A1 FR2879188 A1 FR 2879188A1 FR 0452950 A FR0452950 A FR 0452950A FR 0452950 A FR0452950 A FR 0452950A FR 2879188 A1 FR2879188 A1 FR 2879188A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
plasma
magnetron
installation
treatment
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0452950A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2879188B1 (fr
Inventor
Valerie Coustet
Maxime Duran
Anne Durandeau
Herve Montigaud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Priority to FR0452950A priority Critical patent/FR2879188B1/fr
Priority to PCT/FR2005/051081 priority patent/WO2006064161A1/fr
Publication of FR2879188A1 publication Critical patent/FR2879188A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2879188B1 publication Critical patent/FR2879188B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0075Cleaning of glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568Transferring the substrates through a series of coating stations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H01J37/32761Continuous moving
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/461Microwave discharges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/70Properties of coatings
    • C03C2217/71Photocatalytic coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/10Deposition methods
    • C03C2218/15Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/152Deposition methods from the vapour phase by cvd
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/10Deposition methods
    • C03C2218/15Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/154Deposition methods from the vapour phase by sputtering
    • C03C2218/156Deposition methods from the vapour phase by sputtering by magnetron sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/31Pre-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/365Coating different sides of a glass substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

- Procédé pour le traitement en continu d'un substrat verrier dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long de ladite installation est supérieure à 1,5 m, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend entre autres :- une étape mettant en oeuvre une ligne magnétron pour effectuer le dépôt de couches minces successives, ladite ligne comprenant une succession de sections, chaque section comprenant au moins une cathode faite d'un matériau ou d'un précurseur du matériau à déposer et fonctionnant suivant le principe de la pulvérisation cathodique sous l'action d'un plasma généré par décharge électrique dans un gaz plasmagène,- au moins une étape mettant en oeuvre un dispositif à plasma atmosphérique, c'est à dire générant et permettant un traitement par un plasma dans un gaz sensiblement à la pression atmosphérique.- Installation permettant la mise en oeuvre du procédé

Description

PROCÉDÉ ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT D'UN SUBSTRAT VERRIER
INCORPORANT UNE LIGNE MAGNETRON ET UN DISPOSITIF GENERANT UN
PLASMA A PRESSION ATMOSPHERIQUE.
La présente invention est relative à un procédé et une installation dans le domaine technique du traitement de surface d'un substrat verrier, ledit traitement consistant par exemple dans I.e dépôt d'une et de préférence plusieurs couches minces successives de cornposés par exemple minéraux tels que des oxydes ou des nitrures ou dans la préparation de la surface du substrat en vue d'un dépôt de couche(s). Elle s'adresse plus particulièrement à une installation industrielle et un procédé comprenant un dépôt de couches à une échelle industrielle, c'est à dire sur des substrats verriers plats dont typiquement la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long de l'installation est supérieure à 1 m, de préférence à 1,5 m, voire à 2 m. Les substrats ainsi revêtus en sortie de la présente installation et/ou ayant subi le présent procédé peuvent présenter selon l'invention un empilement de couches de différentes fonctionnalités (contrôle solaire, bas-émissifs, blindage électromagnétique, chauffant, hydrophile, hydrophobe, photocatalytique), couches modifiant le niveau de réflexion dans le visible (couches anti-reflet ou miroir) incorporant un système actif (électrochromes, électroluminescentes, photovoltaïques).
Il est connu que le revêtement d'un substrat par une ou plusieurs couches 25 minces en phase vapeur d'un matériau déterminé peut être effectué selon plusieurs techniques différentes.
Selon une première méthode de pyrolyse, les précurseurs des produits à déposer, apportés sous forme gaz, liquide ou solide sont décomposés sur le substrat chaud (T > 500 C). Dans le cas de précurseurs gazeux, on désigne généralement la méthode sous le terme AP- CVD (Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition).
Selon une seconde méthode, on utilise les procédés dits magnétron qui consistent à effectuer le dépôt par pulvérisai:ion du matériau ou d'un précurseur du matériau à déposer. Le dépôt est en outre favorisé par l'application d'un champ magnétique. Le dispositif magnétron comprend une cible métallique ou céramique placée sur une électrode appelée cathode sur laquelle on applique une tension ou un courant, on amorce ainsi une décharge électrique dans un plasma créé par ionisation d'un gaz à proximité de la cible, ce qui entraîne un bombardement ionique qui arrache (pulvérise) les atomes de la cible qui sont ensuite projetés sur le substrat. Cette technique nécessite de travailler dans un vide secondaire (pression typiquement comprise entre 2 et 10.10-3 mbar). On dépose par cette technique des couches d'épaisseur et de composition très contrôlées, sur un substrat à froid (environ 30 C). Ce procédé présente en outre l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre en reprise du substrat, c'est à dire sur un substrat préalablement formé.
Un exemple de réalisation d'un tel dispositif est par exemple décrit dans le brevet US 6,214,183. Un tel procédé est notamment mis en oeuvre dans le cas ou la stoechiométrie et l'épaisseur des couches doit être très contrôlée, par exemple pour la fabrication de filtres optiques ou interférentiels dans l'Infrarouge.
Un tel dispositif magnétron a été appliqué avec succès par la demanderesse au dépôt d'une succession de couches minces sur des plaques de substrat verrier de très grande taille, typiquement dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long du dispositif est supérieure à lm, de préférence à 1,5 m, voire à 2 m.
Plus particulièrement il est possible selon cette technique de déposer une succession de couches fines dont l'épaisseur est le plus souvent de l'ordre de quelques nanomètres ou de quelques dizaines de nanomètres sur un substrat de grande taille se déplaçant sur des rouleaux, en accolant plusieurs dispositifs magnétron disposés en sections. Chaque section peut contenir une cathode cible de nature chimique différente ou identique pulvérisée par un gaz plasmagène qui peut être de différentes natures (oxydante, réductrice, nitrure). Par la mise en oeuvre d'une ligne magnétron telle qu'ainsi définie, il est possible d'obtenir des empilements pouvant aller jusqu'à 10 à 20 couches différentes, voire plus.
Un autre procédé, connu dans le domaine de la micro-électronique, appelé PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) a été décrit. Selon ce procédé, à la place de l'utilisation d'une cible faite du matériau à déposer, des précurseurs du matériau à déposer sont injectés sous forme d'un gaz et décomposés dans la décharge électrique d'un plasma. Ce procédé est généralement effectué à des pressions de l'ordre de 10 mTorr à 500 mbar (1Torr = 133 Pa, 1 bar = 0,1 MPa). Le substrat est en général utilisé à température ambiante ou chauffé à des températures relativement basses (par exemple inférieures à 350 C) pour assurer les propriétés mécaniques et d'adhérence de la couche déposée. Cette technique peut être utilisée, du fait de la température modérée imposée au substrat, pour le revêtement de substrats sensibles à la température, par exemple constitués de polymères plastiques. Un procédé de cette nature est par exemple décrit dans la demande EP 0 149 408.
Les procédés magnétrons et PE-CVD présentent l'inconvénient majeur de nécessiter une installation sous vide. De ce fait, les installations de taille industrielle, c'est à dire permettant de traiter des substrats verriers dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement de la feuille de verre dans l'enceinte sous vide est typiquement supérieure à 1m, 1,5 m, voire 2 m sont dans un premier temps très difficiles à réaliser et/ou à modifier. Ainsi, la construction d'une ligne magnétron nécessite un investissement lourd (bâti, nombreuses cathodes, un système d'alimentation par cathode) et est restreinte à une configuration donnée dans la succession des opérations réalisables sur le substrat. De plus, chaque opération de maintenance exige la rupture du vide et de longues et coûteuses opérations de pompage pour sa restauration. Au vue de ce qui précède, on comprend que la flexibilité d'une telle ligne est limitée, notamment vis à vis d'une éventuelle modification du nombre et de la nature des couches à déposer ou des conditions du traitement imposé au substrat verrier non prévues initialement. De plus, l'investissement initial et la maintenance de la ligne sont extrêmement coûteux et l'amortissement d'une telle installation exige une forte productivité et un minimum d'interventions ou d'arrêts sur la ligne magnétron elle même, ce qui limite d'autant d'éventuelles modulations ou changements dans la nature des couches et/ou du produit verrier finalement obtenu. L'un des buts de la présente invention est de fournir des moyens permettant de moduler de manière simple et économique la nature et/ou la disposition des couches successives déposées sur tes substrats verriers, en sortie de ligne.
Très récemment, de nombreux procédés et installations ont été décrits permettant de travailler selon les principes de la PE-CVD mais à la pression atmosphérique, c'est à dire que le plasma est généré dans un gaz sensiblement à la pression atmosphérique. Ces procédés sont souvent désignés par l'appellation AP-PE-CVD (Atmospheric Pressure - Plasma Enhanced - Chemical Vapor Deposition). Pour des raisons de simplicité, on désignera, dans la suite de la description, par le terme AP ou plasma à pression atmosphérique de tels procédés ou technologies.
Selon la technologie AP, le dépôt peut être effectué sur des substrats à une température faible, typiquement inférieure à 400 C, voire à 350 C ou encore à 250 C, ce qui peut permettre ainsi d'effectuer le dépôt de couches sur un substrat de point de fusion ou de ramollissement relativement bas, par exemple un polymère tel que cela est illustré par la demande EP 622 474.
La technologie AP présente de nombreuses applications puisqu'elle permet entre autres de faire du dépôt de couches de matières minérales (oxydes, nitrures, carbure de silicium ou d'autres éléments, dépôts métalliques), organiques ou hybrides organo-minérales, de la gravure, du nettoyage et de l'activation de surface, etc. Il faut noter que cette technologie présente l'avantage de permettre le dépôt de matériaux connus pour être difficilement déposables par les techniques du magnétron ou de l'évaporation, par exemple les hybrides organo-minérales.
Dans le cas d'un substrat verrier de grande taille tel que précédemment définie, l'application de la technologie AP n'est cependant pas connue.
Les technologies AP peuvent être mis en oeuvre selon deux techniques différentes: Selon une première technique, par exemple décrite dans la demande EP 0 575 260, les espèces actives du plasma sont d'abord générées dans une enceinte via la décharge électrique puis sont soufflées à l'extérieur de l'enceinte et projetées avec le précurseur sur la surface du substrat à traiter. On parle généralement dans ce cas de plasma déporté.
Selon une seconde technique, par exemple décrite dans le brevet FR 2 782 837, ta surface du substrat est directement mise au contact avec le plasma créé par ionisation du gaz sous l 'effet de la décharge. On parle dans ce cas de plasma in situ >>. Selon cette technique, les décharges électriques mises en oeuvre à la pression atmosphérique peuvent être de deux natures: - décharges filamentaires, c'est à dire engendrées sous la forme de micro-canaux de courant typiquement d'une centaine de microns de diamètre, se développant de façon aléatoire dans l'espace et le temps entre les deux électrodes, - décharges homogènes, c'est à dire pour lesquelles il n'existe qu'un seul canal de décharge sur toute la surface des électrodes et dans lesquelles les espèces chimiques excitées sont régulièrement réparties sur la surface à traiter.
Le brevet FR 2 782 837 décrit un procédé et dispositif dans lequel une décharge homogène est produite dans un plasma créé dans un gaz plasmagène, par exemple comprenant de l'azote. Les documents US 5 456 972 et EP 0 346 055 décrivent une décharge homogène à la pression atmosphérique dans lequel une décharge homogène est produite dans un plasma créé dans un gaz neutre tel que l'hélium.
Toutes les technologies AP telles que citées dans la présente description ou connues de la technique peuvent être utilisées selon ta présente invention. Le choix de l'une ou l'autre de ces technologies sera effectué notamment en fonction du but recherché et des avantages connus ou déduits par des essais de routine de chacune d'entre elles. Ainsi, certaines technologies AP seront préférées et/ou choisies par l'homme du métier dans un but particulier tandis que d'autres seront préférentiellement utilisées lorsque qu'une autre application sera recherchée. Des exemples de telles applications sont données dans les modes de réalisation non limitatifs de l'invention qui suivent.
Des exemples de technologies AP entrant dans le cadre de l'invention, déportées ou in situ, à décharge filamentaire ou à décharge homogène, sont par exemple décrits dans les demandes de brevet ou brevet US 5,961,772, WO 2002/073666, WO 2003/046970, US 2002/129902, US 2000/012281, US 6,262,523, WO 99/20809, , US 6,118,218, US 6,441553, US 2002/0195950, , EP 1 340 838, EP 1 265 268, EP 0 809 275, , EP 0 575 260, WO 2004/028220, EP 1 403 902, EP 1 381 257, EP 1 383 359, EP 0 699 954, EP 0 821 273, EP 1 029 702, US 2003/232136, FR 2 782 837, FR 2 806 324, US 5,529,631, US 5 543 017, WO 0112350, US 5,414,324.
Selon l'invention, on a maintenant découvert que l'association ou la combinaison dans un même procédé d'un dispositif de technologie AP et d'une ligne magnétron pour le traitement de substrats verriers de grandes tailles pouvait avoir des effets et avantages substantiels, notamment dans l'amélioration voire l'optimisation de certaines propriétés du produit verrier finalement obtenu.
Par association, il est entendu au sens de la présente description que la ligne magnétron et le dispositif AP sont utilisés au cours de deux étapes distinctes non nécessairement successives d'un procédé de fabrication d'un produit verrier. Par combinaison, il est entendu au sens de la présente description que la ligne magnétron et le dispositif AP sont utilisés au cours de deux étapes successives du procédé et sont de préférence directement accolés l'un à l'autre, sans reprise d'air extérieur ou d'exposition intermédiaire à l'air extérieur.
Plus précisément, la présente invention se rapporte à un procédé pour le traitement en continu d'un substrat verrier dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long de ladite installation est supérieure à 1,5 m, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend entre autres: une étape mettant en oeuvre une ligne magnétron pour effectuer le dépôt de couches minces successives, ladite ligne comprenant une succession de sections, chaque section comprenant au moins une cathode faite d'un matériau ou d'un précurseur du matériau à déposer et fonctionnant suivant le principe de la pulvérisation cathodique sous l'action d'un plasma généré par décharge électrique dans un gaz plasmagène, au moins une étape mettant en oeuvre un dispositif à plasma 10 atmosphérique, c'est à dire générant et permettant un traitement par un plasma dans un gaz sensiblement à la pression atmosphérique.
Selon un mode possible, l'étape mettant en oeuvre la ligne magnétron et au moins une étape mettant en oeuvre un dispositif à plasma atmosphérique sont effectuées successivement, c'est à dire sans étape intermédiaire.
Par exemple, ladite ligne magnétron et le ou lesdits dispositifs à plasma atmosphérique sont accolés.
L'étape de traitement plasma peut comprendre ou consister en une gravure, un procédé physico-chimique, une préparation de surface tels que le nettoyage ou l'activation de surface.
Par exemple, l'étape de traitement plasma comprend ou consiste en un traitement préparatif de surface d'au moins une partie de la surface du substrat en vue du dépôt de couches minces successives par la ligne magnétron.
L'étape de traitement plasma peut également comprendre ou consister en l'élimination des impuretés par exemple organiques présentes à la surface du substrat et/ou en l'élimination de l'eau adsorbée à la surface du substrat, notamment après une étape préalable de lavage.
Selon un premier mode possible, l'étape de traitement plasma comprend un premier dépôt d'une première couche mince de manière à préparer la surface du substrat pour le dépôt de couches minces successives par la ligne magnétron.
Selon un autre mode, le traitement plasma comprend un traitement protecteur de l'empilement de couches minces successives obtenu au cours de l'étape mettant en oeuvre la ligne magnétron. Par exemple, ledit traitement protecteur consiste en l'application d'une couche de protection sacrificielle ou non sacrificielle d'un matériau par exemple compris dans le groupe constitué par polymères solubles dans l'eau et/ou therrnodégradables du type polyesters, alcools polyvinyliques, polyacrylamides, dérivés de l'amidon, de la cellulose, tes polymères insolubles thermodégradables du type polyoléfines aliphatiques, polyvinyles, acrylates, les polymères fluorés hydrophobes et/ou oléophobes, non solubles dans l'eau et présentant une bonne stabilité thermique du type téflon, les couches à base de carbone (DLC: diamond like carbon), antirayures, hydrophobes et/ou oléophobes, les couches hybrides organo-minérales, c'est à dire associant un métal et une fonction organique incorporée dans la couche, par exemple une fonction hydrophobe, les couches minérales du type oxydes, nitrures, carbures, métaux ou un mélange de ceux-ci tel que les oxynitrures, les oxycarbures, les oxydes mixtes.
De manière différente, au moins un dispositif à plasma atmosphérique peut être disposé soit en entrée de la ligne magnétron, soit en sortie de la ligne magnétron de telle manière qu'au moins une couche mince soit déposée sur la face du substrat verrier contenant de l'étain de façon à obtenir des substrats verriers recouverts par des couches minces sur leurs deux faces.
L'invention porte aussi sur une installation pour le traitement en continu d'un substrat verrier dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long de ladite installation est supérieure à 1,5 m, ladite installation comprenant en combinaison: - une ligne magnétron pour le dépôt de couches minces successives, comprenant une succession de sections, chaque section comprenant au moins une cathode faite d'un matériau ou d'un précurseur du matériau à déposer et fonctionnant suivant le principe de ta pulvérisation cathodique sous l'action d'un plasma généré par décharge électrique dans un gaz plasmagène, un dispositif à plasma atmosphérique, c'est à dire générant un plasma 30 dans un gaz sensiblement à la pression atmosphérique.
De manière préférée, le ou les dispositifs à plasma atmosphérique sont accotés avec la ligne magnétron sans reprise d'air extérieur ou d'exposition intermédiaire à l'air extérieur.
Le dispositif à plasma atmosphérique peut être du type plasma déporté ou du type plasma in situ.
Le dispositif à plasma atmosphérique peut être du type générant des décharges filamentaires dans ledit plasma ou du type générant des décharges homogènes dans ledit plasma.
Selon un mode de réalisation de l'installation, le dispositif à plasma 10 atmosphérique est disposé en amont de la ligne magnétron, dans le sens de traitement du substrat verrier.
Selon un autre mode, le dispositif à plasma atmosphérique est disposé en aval de la ligne magnétron, dans le sens de traitement du substrat verrier.
L'installation selon l'invention peut comprendre une combinaison d'un ou plusieurs dispositifs à plasma atmosphérique en combinaison avec une ligne magnétron.
Selon certaines mises en oeuvre, au moins un dispositif plasma est disposé au regard de la face du substrat verrier contenant de l'étain.
Enfin l'invention se rapporte à l'application de l'installation ou du procédé précédemment décrit à la fabrication de substrats verriers traités en surface par dépôt de couches minces leurs conférant au moins une fonction comprise dans le groupe constitué par le contrôle solaire, bas-émissifs, blindage électromagnétique, chauffant, hydrophile, hydrophobe, photocatalytique, la modification du niveau de réflexion dans le visible (anti-reflet ou miroir), l'incorporation d'un système actif (électrochrome, électroluminescente, photovoltaïque).
Un procédé et une installation comprenant l'association ou la combinaison entre une ligne magnétron de fabrication d'un produit plat verrier de grandes dimensions et un dispositif AP selon l'invention présente de nombreux avantages.
2879188 i0 En particulier, l'invention peut être mise en oeuvre selon différentes associations ou combinaisons entre ces deux éléments, chacune d'entres elles pouvant donnant lieu à des avantages spécifiques.
De manière générale, il est connu qu'une ligne magnétron fonctionnant sous vide telle que précédemment décrite est difficilement modifiable et en conséquence ne présente qu'une flexibilité très réduite de ses conditions de son fonctionnement. En particulier, lors de ta construction de la ligne, le nombre et la nature des portions cathodes (sections) constituant la ligne magnétron sont définis en fonction du nombre et de la nature des couches successives à appliquer sur le substrat pour obtenir un produit verrier dont l'empilement des couches est bien déterminé. On a maintenant découvert que l'association et plus particulièrement la combinaison entre une ligne magnétron et un dispositif AP, c'est à dire générant un plasma à la pression atmosphérique dans un gaz déterminé, permet d'améliorer de façon étonnante la flexibilité obtenue pour le procédé ou l'installation, pris dans son ensemble. Ledit gaz comprend le plus souvent majoritairement un gaz compris dans le groupe constitué par l'argon, l'hélium ou l'azote ou un mélange de ces gaz et des additifs qui peuvent être des oxydants, des réducteurs, des monomères ou des précurseurs du matériau à déposer etc..
Par exemple une telle association ou combinaison peut permettre d'introduire sur le substrat une couche d'un matériau dont le dépôt est difficile voire impossible par le procédé magnétron (par exemple des couches organiques, organo-minérales ou nanocomposites (à base de nanoparticules)).
En particulier, ladite combinaison ou association pourra selon l'invention être effectuée de différentes manières en fonction du but recherché et ce, soit en fonction des caractéristiques initiales du substrat à traiter, soit en fonction des propriétés recherchées du produit verrier final, c'est à dire du substrat verrier finalement obtenu.
Selon le mode préféré de l'invention dans lequel les deux éléments sont 30 combinés, le dispositif AP peut selon l'invention être disposé à différents endroits par rapport à ladite ligne, chaque disposition particulière permettant d'améliorer le fonctionnement global de la ligne magnétron voire même la qualité ou les caractéristiques du produit verrier finalement obtenu.
En particulier, la ligne magnétron originale n'a pas besoin dans ce cas d'être substantiellement modifiée et l'obtention de décharges électriques à la pression atmosphérique présente l'avantage d'une part de ne pas nécessiter l'utilisation de dispositifs volumineux et coûteux supplémentaires pour créer un vide secondaire dans l'enceinte dans laquelle est générée la décharge et d'autre part de permettre des traitements en continu compatibles avec les exigences de productivité de la ligne magnétron. En outre la technologie AP présente l'avantage de fonctionner à une température relativement basse, typiquement une température sous laquelle le substrat verrier ne subit pas de déformation, ce qui permet ainsi des montées et descentes successives rapides en température sans risque de déformation, à la pression atmosphérique. De plus les processus peuvent être facilement activés par un chauffage préalable des gaz introduits, opération difficile à réaliser dans des enceintes sous très basse pression. Dans le cas d'un substrat verrier de grande taille tel que précédemment définie, l'application de la technologie AP n'est pas connue.
Les modes de réalisation de l'invention qui suivent, non limitatifs, permettront de mieux comprendre les différents avantages liés à différentes possibilités de réaliser ladite combinaison.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un dispositif AP peut être disposé en amont de la ligne magnétron.
Selon un exemple de réalisation de ce premier mode, le dispositif à plasma atmosphérique est configuré selon toute technique connue de l'homme du métier pour effectuer un traitement préparatif de surface d'au moins une portion de la surface du substrat en vue du dépôt ultérieur de couches minces successives par la ligne magnétron. Le dispositif est avantageusement disposé en sortie de la machine à laver utilisée pour préparer le substrat verrier au dépôt de couches minces et accolé sans reprise ou exposition à l'air extérieur à la ligne magnétron. Par accolé, on entend de manière préférée au sens de la présente description que la liaison entre les deux dispositifs est telle qu'une atmosphère contrôlée, par exemple d'azote, est maintenue entre ceux-ci.
Une tette combinaison permet avantageusement de préparer de manière adéquate la surface du substrat avant le dépôt: - Le verre est débarrassé des défauts ou impuretés résiduels engendrés ou non éliminés par le lavage. La décharge à pression atmosphérique permet en effet de générer un plasma atmosphérique dont l'une des fonctions peut être d'éliminer toute trace d'impuretés, par exemple de nature organique, présente sur la surface du substrat. En particulier, l'adhésion de la couche au substrat verrier ainsi que sa durabilité peuvent être améliorée et les défauts d'empilement en sortie de ligne, après transformation ou sur site, peuvent être diminués.
- La chimie de la réaction peut être adaptée en fonction de la nature la salissure à éliminer (par exemple traitement plasma oxydant 02 pour les salissures organiques, plasma fluoré pour minéraux à base de silice).
- En outre, le traitement plasma permet d'éliminer sensiblement la totalité, voire la totalité, de l'eau adsorbée à la surface du substrat verrier, sans possibilité ultérieure de re-dépôt sur ta surface du substrat rendue de ce fait très hydrophile, la décharge plasma ayant lieu par définition en atmosphère sèche de gaz et le dispositif AP étant ensuite directement accolé à la ligne magnétron, ce qui empêche tout contact de la surface hydrophile avec l'humidité de l'air.
Selon un autre exemple de réalisation de ce premier mode, le dispositif à plasma atmosphérique disposé à l'entrée de la ligne magnétron est configuré pour effectuer un dépôt d'une première couche mince à la surface du substrat, permettant de préparer le substrat au dépôt par la ligne magnétron d'une succession de couches minces dont le nombre peut par exemple être compris entre 10 et 20. Cette première couche ou sous couche peut par exemple servir à uniformiser la surface du verre et ainsi à s'affranchir de l'historique du substrat verrier à moindre coût et sans avoir à utiliser et/ou modifier un emplacement de cathode de la ligne magnétron. Cette sous couche est choisie avantageusement de même indice de réfraction que le substrat de verre et peut par exemple être constituée d'un matériau compris dans le groupe constitué par les matériaux à base de silice tel que les oxycarbures ou les oxynitrures de silicium ou les matériaux comprenant un mélange approprié d'un composé d'indice supérieur et d'un composé d'indice inférieur à celui du verre, tels que les silices associées à de l'alumine ou à des oxydes de titane, zinc, étain, etc. Un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention consiste en un dépôt par le dispositif à plasma atmosphérique d'une première couche ou sous-couche de silice sur le substrat verrier. Tel que cela est illustré par les exemples 6 et 7, on a maintenant découvert que les procédés AP permettait le dépôt d'une telle sous-couche sans pour autant dégrader les caractéristiques du produit verrier finalement obtenu. En outre, l'utilisation d'une source AP permet, avec un encombrement réduit, de modifier et d'adapter selon les besoins la vitesse de dépôt de ladite sous couche, par exemple en modifiant la taille de la source plasma. Le dépôt de cette sous- couche par procédé AP, en remplacement du dépôt de cette même couche par magnétron, permet donc d'améliorer la productivité de toute l'installation.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, un dispositif générant un plasma à pression atmosphérique peut être disposé en sortie de la ligne magnétron c'est à dire après le dépôt de l'empilement de couches minces sur le substrat verrier.
Par exemple, le dispositif à plasma atmosphérique disposé à la sortie de la ligne magnétron est configuré pour effectuer un dépôt d'une couche de protection qui vient recouvrir l'empilement.
Les couches de protections peuvent être temporaires, c'est à dire enlevée avant ou au moment de l'installation sur le site. Les couches sont parexemple solubles dans l'eau ou dans un solvant ou dégradés thermiquement dans des opérations de formage ou trempe. Ces couches étant destinées à être enlevées avant utilisation finale, leur présence ne nécessite en général pas d'ajustement optique des empilements.
Les couches de protection peuvent selon une autre réalisation être durables, c'est à dire qu'elles perdurent après installation sur site. Elles peuvent alors nécessiter un ajustement optique des empilements. Dans ce cas, le fait de se trouver en ligne permet un ajustement rapide, en direct des empilements, une mesure optique pouvant être intégrée en sortie de ou dans la ligne.
A titre d'exemple, les couches de protection peuvent être du type: Polymères solubles dans l'eau (ou thermodégradables), polyesters, alcools polyvinyliques, polyacrylamides, dérivés de l'amidon, de la cellulose...
Les monomères correspondants introduits initialement dans le dispositif AP sont dans ce cas par exemple du type acide acrylique, acides, alcools, amines...Polymères insolubles (thermodégradables) : polyoléfines aliphatiques, polyvinyles, acrylates...
Les monomères correspondants introduits initialement dans le dispositif AP sont dans ce cas par exemple du type alcènes (éthylène, propylène...) ou à base de composés vinyles, acrylates, méthacrylates...
- Polymères fluorés du type téflon (hydrophobes et/ou oléophobes, non solubles dans l'eau et présentant une bonne stabilité thermique).
Les monomères correspondants introduits initialement dans le dispositif AP sont dans ce cas par exemple du type monomères fluorés (CF4, C2F6, CF3CFCF2, etc.) ou hydrocarbures fluorés (CHF3, etc.), en général en présence de H2.
Couches à base de carbone (DLC: diamond like carbon) : antirayure (bas coefficient de friction), hydrophobe, oléophobe.
Les monomères correspondants introduits initialement dans le dispositif AP sont dans ce cas par exemple du type hydrocarbures (alcanes: CH4, alcènes: C2H4, acétone...) en addition avec de l'hydrogène.
- Couches hybrides organo-minérales, c'est à dire associant un métal et une fonction organique incorporée dans la couche (par exemple une fonction hydrophobe).
Les monomères correspondants introduits initialement dans le dispositif AP sont dans ce cas par exemple du type organométalliques ou organosiliciés (par exemple HMDSO: hexaméthyldisiloxane ou tout autre précurseur organosilicé), en association éventuelle avec des précurseurs organiques ou fluorés (par exemple association TEOS (tetraethoxysilane) et CF4) ou utilisation de monoprécurseurs de silane fluorés, par exemple de formule CF3(CF2)6(CH2)2SiCl3.
Couches minérales du type oxydes, nitrures, carbures, métaux ou un mélange de ceux-ci tel que les oxynitrures, tes oxycarbures, les oxydes mixtes.
Les précurseurs correspondants introduits initialement dans le dispositif AP sont dans ce cas du type organométalliques ou halogénures de métaux ou de silicium, en présence éventuellement d'oxydants (02, CO2, NOx...), de réducteurs (H2, CH4...), de composés organiques (alcools...) ou d'eau.
Ce mode permet par exemple de déposer une couche de protection ou de transformation qui peut être sacrificielle. Une telle couche sacrificielle peut avantageusement soit être soluble dans un solvant inerte vis à vis des différentes couches constituant l'empilement soit facilement dégradable par un traitement thermique à basse température. Le dépôt d'une telle couche permet ainsi avantageusement le transport, la manutention du produit verrier voire différents traitements thermiques tels qu'une trempe sans risque de dégradations de la structure en couches minces, par exemple dues aux contacts avec les rouleaux, à la présence de spliures etc. Cette couche superficielle peut par exemple avoir des fonctions de protection vis à vis d'éventuelles rayures, d'adsorption d'eau à la surface des couches, de la corrosion des couches dues à la présence d'eau, etc. Selon un troisième mode de réalisation, un dispositif générant un plasma à pression atmosphérique peut être disposée de telle manière qu'une couche mince soit déposée sur la face du substrat verrier contenant de l'étain, c'est à dire sur la face opposée à celle destinée à recevoir le dépôt en couche mince par magnétron, soit en entrée de la ligne rnagnétron, soit en sortie de la ligne magnétron. Il est ainsi possible d'obtenir de cette façon à moindre coût un produit final dont les deux faces sont revêtues de couches minces. Par exemple, on pourra de cette façon associer deux fonctions sur un même substrat verrier, telles qu'une fonction photocatalytique sur la face 1 du substrat, c'est à dire sur ta face destinée à être positionnée à l'extérieur d'un bâtiment et une fonction anti-salissure sur la face 2 du substrat, c'est à dire sur la face destinée à être positionnée à l'intérieur d'un bâtiment ou sur la face interne d'un double vitrage ou d'un feuilleté.
Au contraire du magnétron, te dispositif Plasma peut avantageusement, 5 de part l'absence d'une enceinte sous vide, s'appliquer sans contrainte à des configurations dans lesquelles la surface du substrat à traiter est en position haute par rapport à ta zone de production du plasma.
Sans sortir du cadre de l'invention, il sera par ailleurs possible de disposer au regard de ta dite face étain une succession de dispositifs AP de manière à obtenir également sur cette face un empilement de couches minces.
Bien entendu, la présente invention n'est cependant pas limitée aux exemples de combinaison qui viennent d'être décrits entre une ligne magnétron et un dispositif AP. En particulier, toutes les configurations possibles de la présente combinaison dans lesquelles on met en oeuvre la technologie AP dans une application connue, telle que par exemple le dépôt de couches organiques ou minérales, le dépôt de couches organominérales ou nanocomposites par exemple à base de nanoparticules, la gravure, la préparation de surface tel que le nettoyage ou l'activation de surface doivent être considérées comme compris dans le cadre de la présente invention.
Bien entendu, toute combinaison possible entre une ligne magnétron et un ou plusieurs dispositifs à plasma atmosphérique entre dans le cadre de la présente invention. En particulier, un dispositif AP peut être placé en amont de la ligne magnétron et un autre en aval de la ligne dans le sens de traitement du substrat, chacun des dispositifs étant notamment choisi et configuré en fonction de l'application recherchée (préparation de surface, dépôt de couche, etc). De même, sans sortir du cadre de l'invention et selon les besoins, il est possible de combiner une ligne magnétron avec des dispositifs AP placé sur les deux faces du substrat verrier.
La figure 1 illustre de manière très schématique un exemple d'association entre 30 un dispositif AP et une ligne magnétron.
Le substrat verrier à traiter 2 est amené par un système de convoyage 1 jusqu'à un premier caisson 3. Ce premier caisson 3, de faible encombrement, comprend un système d'injection 4 et de sortie 5 d'un gaz inerte, par exemple N2, qui remplit l'intérieur dudit caisson et isole ainsi une source de plasma à pression atmosphérique 6 de l'air extérieur. La source, de technologie connue, comprend deux électrodes reliées à une alimentation électrique (non représentées sur la figure 1) une entrée 7 pour le gaz dans lequel est généré le plasma à la pression atmosphérique et une sortie 8 pour les effluents du traitement plasma. Sans que cela puisse être considéré comme limitatif, la source 6 représentée schématiquement sur la figure 1 ici est une source déportée. Une fente 11 pratiquée sur toute la longueur de la source et couvrant toute la largeur du substrat verrier 2 permet le passage d'un rideau de plasma 10 et le dépôt sur le substrat d'une première sous couche, par exemple de silice. Le substrat 2 ainsi traité est ensuite amené par le système de convoyage 1 à une ligne magnétron 9, directement accolée au caisson 3. La ligne magnétron permet ensuite, de façon connue, le dépôt de couches successives, selon un ordre et une configuration déterminée.
Bien évidemment, la description de l'installation qui vient d'être faite, en relation avec la figure 1, a uniquement pour but d'illustrer schématiquement un possible mode de réalisation de l'invention. D'autres moyens, bien connus de l'homme du métier pour mettre en oeuvre la technologie plasma et/ou la technologie magnétron n'ont pas été représentés dans cette description pour des raisons de clarté et de concision mais doivent cependant être considérés comme compris dans celleci.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture des 25 exemples non limitatifs qui suivent.
Les exemples qui suivent ont été réalisé en utilisant deux appareillages de nature différente: 1 ) un système à plasma in situ illustré par la figure 2. Ce système, utilisé en laboratoire et pour les besoins de la présente invention, est conforme et représentatif des systèmes connus à l'heure actuelle pour la mise en oeuvre de la technologie plasma atmosphérique.
Plus précisément, te réacteur est constitué de deux électrodes métalliques 101 recouvertes de diélectriques 102. Ce diélectrique est une alumine d'épaisseur égale à 500 pm déposée par projection par torche plasma (plasma spray) mais peut également être du verre ou tout autre diélectrique. La distance entre les électrodes peut être réglée entre 1 et 10 mm (translation de l'électrode supérieure). L'électrode supérieure est reliée à une alimentation haute tension alternative 103. Le substrat 10.4 est posé sur l'électrode inférieure qui peut être chauffée par une résistance chauffante insérée dans la masse de l'électrode. Le gaz plasmagène et ses additifs sont apportés par la buse 105 via une fente d'injection 106 permettant d'assurer un flux laminaire de gaz. La buse 105 peut être chauffée par le biais de résistances chauffantes insérées dans sa masse. Les effluents sont aspirés par la fente 107 du système d'aspiration 108. L'ensemble est placé dans une enceinte étanche 109 assurant une atmosphère neutre autour du réacteur.
Le dispositif tel qu'il vient d'être décrit a été mis en oeuvre exclusivement pour les besoins des présents exemples et devra bien entendu, selon les techniques de l'art, être adapté à un usage à échelle industrielle lorsqu'il est associé avec une ligne magnétron et modifié en particulier de telle façon que le substrat de verre puisse se déplacer en continu le long d'une telle installation, conformément à la figure 1. Dans ce cas, on privilégiera pour la mise en oeuvre de l'invention une disposition dans laquelle l'entrée et l'évacuation des gaz et additifs se fait perpendiculairement au plan horizontal de l'installation (dispositif plasma atmosphérique + ligne magnétron associée). Une telle disposition permet notamment un meilleur contrôle de l'homogénéité en épaisseur de la couche éventuellement déposée.
2 ) une source de plasma déportée, actuellement commercialisée par la société SurfX Technologies sous la référence Atomflow et décrite dans les brevets US2002/0129902 ou son équivalent EP 1 198 610.
Les exemples 1 et 2 ont pour but de montrer l'efficacité d'une source plasma à pression atmosphérique dans le cas ou celle ci est utilisée en amont de la ligne magnétron pour préparer un support dont la surface est polluée.
Exemple 1:
Dans cet exemple, une salissure organique est éliminée à l'aide de la source à plasma déporté.
Un verre sodocalcique propre, c'est à dire lavé avec un surfactant, rincé puis séché, est soumis à une salissure organique, l'acide stéarique AS (CH3(CH2)16CO0H). L'acide stéarique est déposé par spin- coating à partir d'une goutte de 160 pl d'une solution d'acide stéarique à 10 g.l-l. L'échantillon est ensuite soumis à un traitement de plasma oxydant en utilisant la source de plasma atmosphérique Atomflow commercialisée par la société SurfX Technologies. La source présente un diamètre de 5 cm. Le gaz plasmagène utilisé est l'hélium. Le débit total utilisé est de 60 slpm (litre standard par minute) avec une concentration d'oxygène de 4,5% en volume environ. La puissance radiofréquence (13,56 Mhz) appliquée est de 500W ou 300W et la distance source - substrat a été fixée à 3 mm. La durée du traitement est de 10 secondes. La quantité d'acide présent sur l'échantillon est caractérisée par le suivi des liaisons CH par FTIR (Infra-Rouge à Transformée de Fourier) et notamment par le suivi de l'aire, normalisée par rapport à l'aire initiale, des bandes d'absorption des liaisons CH entre 29'93 et 2759 cm-1.
Exemple 2:
Dans cet exempte, la même salissure organique est éliminée à l'aide de la source in-situ précédemment décrite: Un même échantillon de verre subit la même procédure de dépôt d'acide stéarique. L'échantillon est ensuite placé clans un réacteur de plasma in-situ à barrière diélectrique comme décrit à la figure 2. Une décharge microfilamentaire est allumée dans de l'azote en présence d'oxygène. Le débit total utilisé est de 10 slpm avec 1% volume de di-oxygène. La distance inter-électrodes est de 2mm et la tension appliquée est de 5,65kV (RMS) avec une fréquence de 3kHz pendant une durée de 120 secondes.
Le tableau 1 rassemble les performances observées pour les exemples 1 et 2.
vol. OZ Durée (s) AS résiduel (% d'aire normalisé) Plasma déporté 4,5 % 10 0 (500W) Plasma déporté 4,5 % 10 11 (300W) Plasma in-situ 1% 120 0
Tableau 1
Les exemples montrent que dans tous les cas une quantité substantielle voire la totalité des salissures organiques peut être efficacement éliminée par le dispositif à plasma atmosphérique.
Les exemples 3 à 5 illustrent les avantages d'un traitement préalable du support en verre par le dispositif à plasma atmosphérique en vue d'améliorer l'adhésion d'une première couche sur ledit support.
Exemple 3:
L'effet de traitements par un plasma atmosphérique du type déporté sur l'adhésion d'une couche magnétron sur le verre a été étudié en traitant par plasma un échantillon de verre sodocalcique préalablement lavé puis en déposant une couche d'argent comprise entre 10 et 20 nm par pulvérisation magnétron. Le dépôt magnétron est effectué à une pression de 8 bar, sous une puissance de 210 Watts avec un débit d'argon de 180 sccm (centimètres cube par minute, dans les conditions standards de pression et de température). L'échantillon a ensuite été porté à 300 "C pendant 60 secondes pour faire démouiller l'argent. Le démouillage de la couche d'argent est d'autant plus important que l'adhésion de cette couche sur le verre est faible. Le démouillage partiel de l'argent est caractérisé par une mesure du flou (H) induit par la diffusion de la lumière sur les nodules d'argent. Le flou est d'autant plus élevé que la taille des nodules est grande et donc que le démouillage est important. La mesure du flou est complétée par une mesure de la résistance par carré de la couche, résistance d'autant plus élevée que la couche est démouillée.
Le traitement plasma a été réalisé avec la source de plasma atmosphérique Atomflow commercialisée par SurfX Technologies, de 5 cm de diamètre précédemment décrite. Le gaz plasmagène utilisé est l'hélium. Le débit total utilisé est de 90 slpm avec une concentration en oxygène de 3% et en CF4 de 1% environ. La puissance RF (13,56 Mhz) appliquée est de 300W et la distance source - substrat a été fixée à 3 mm. Le traitement a une durée de 10 secondes.
Exemple 4:
L'exemple 4 est identique à l'exemple 3 à l'exception que la source utilisée est la source plasma in-situ décrite en figure 1. Les conditions opératoires de la décharge micro-filamentaire appliquée au substrat sont identiques à celles décrites dans l'exemple 2, à savoir: un débit total utilisé de 10 slpm avec 1% volume de di-oxygène, une distance inter-électrodes de 2mm et une tension appliquée de 5.65kV (RMS) avec une fréquence de 3kHz pendant une durée de 1 minute.
Exemple 5 (comparatif) : Les mêmes opérations que celle décrites dans les exemple 3 et 4 sont 20 réalisées sauf qu'aucun traitement plasma n'est réalisé entre le lavage du verre et le dépôt de la couche d'argent.
Les différentes valeurs des démouillages obtenues pour les exemples 3, 4, 5 sont reportés dans le tableau 2: Flou H (%) Rcarré (S20) Avant démouillage 3 % 3 S2 Après démouillage avec traitement plasma déporté 20 % 17 S2
(exemple 3)
Après démouillage avec traitement plasma in-situ 15 % 9 S2
(exemple 4)
Après démouillage sans traitement plasma 24 % 36 S2
(exemple 5)
Tableau 2
Les exemptes 3 à 5 montrent que le traitement plasma modifie l'état de surface du substrat verrier et facilite ainsi les interactions verre-couche déposée. On obtient ainsi finalement un démouillage moins important après traitement plasma.
Les exemples 6 et 7 illustrent l'efficacité du présent procédé plus particulièrement lorsqu'une première couche de silice doit être déposée sur le substrat verrier.
Exemple 6:
Selon cet exemple le dépôt de la couche de silice est effectué par plasma atmosphérique.
Une couche de silice est déposée à l'aide de la source Atomflow de 5 cm de diamètre décrite précédemment à partir d'un précurseur TEOS (tétraéthoxysilane) et l'oxygène dans un flux d'hélium. Les pressions partielles respectives des trois composés sont He: 738 Torr, 02: 22 Torr, TEOS: 60 mTorr. La puissance de la source est de 300W. La distance source - substrat est de 3mm. Le substrat est déplacé à une vitesse de 1 m/mn (mètre/minute). La couche est caractérisée par son indice de réfraction n, son épaisseur moyenne e (en nm), sa vitesse de dépôt Vd (en nm.r.min-l) et sa composition (FTIR). Le spectre FTIR montre que la couche formée ne présente pas de résidus carbonés (absence de bande CH) et une faible teneur en groupes hydroxyles (bandes 3300 et 950 cm-1). La vitesse de dépôt de cette couche sur le substrat en mouvement est de 5 nm.m.min-1, ce qui correspondrait à une vitesse de dépôt de 100 nm.min-' si le substrat était immobile.
Exemple 7 (comparatif) : Selon cet exemple le dépôt de la couche de silice est effectué par pulvérisation 30 magnétron.
Une couche de silice est déposée par pulvérisation magnétron sur une ligne laboratoire permettant de réaliser des dépôts sur des substrats de 400mm de large. Le substrat utilisé est un verre Planilux commercialisé par ta société Saint-Gobain Glass France, le dépôt se faisant face atmosphère. Pour réaliser celui-ci en un seul passage, le substrat se déplace à environ 5cm/mn. La chambre de dépôt contient une cathode de silicium Si dopé aluminium à 8% et est soumise à une pression de 2 bar. La puissance de l'alimentation utilisée est de 2kWatts. Les mêmes caractéristiques que celles fournies pour l'exemple 5 sont rassemblées dans te tableau 3.
Les caractéristiques aux différents tests précédemment mentionnés pour 10 chacun des produits obtenus par les exempte 6 et 7 sont rassemblées dans le tableau 3.
n e Vd (nm) (nm.m.min')
Exemple 6 1,44 77 5
Exemple 7 1,48 90 4,8
Tableau 3
La comparaison des données obtenues pour les exemples 6 et 7 montre que l'application d'une première couche de silice peut être effectué par un dispositif à plasma atmosphérique disposé en amont de la ligne magnétron. De façon surprenante, le dépôt d'une couche de silice par le dispositif AP utilisé peut être effectué avec une vitesse comparable à celle classiquement connu pour une ligne magnétron. La taille de la source plasma est en outre facilement adaptable au dépôt à réaliser, sans augmentation significative de l'encombrement. En particulier l'utilisation d'une source AP de grandes dimensions pour le dépôt de couche, en remplacement du dépôt par magnétron permet d'augmenter selon les besoins la vitesse de dépôt de la couche et par suite d'améliorer la productivité de toute l'installation.

Claims (1)

  1. 24 REVENDICATIONS
    1- Procédé pour le traitement en continu d'un substrat verrier dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long de ladite installation est supérieure à 1,5 m, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend entre autres: - une étape mettant en oeuvre une ligne magnétron pour effectuer le dépôt de couches minces successives, ladite ligne comprenant une succession de sections, chaque section comprenant au moins une cathode faite d'un matériau ou d'un précurseur du matériau à déposer et fonctionnant suivant le principe de la pulvérisation cathodique sous l'action d'un plasma généré par décharge électrique dans un gaz plasmagène, - au moins une étape mettant en oeuvre un dispositif à plasma atmosphérique, c'est à dire générant et permettant un traitement par un plasma dans un gaz sensiblement à la pression atmosphérique.
    2- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape mettant en oeuvre ladite ligne magnétron et au moins une étape mettant en oeuvre ledit dispositif à plasma atmosphérique sont effectuées successivement, c'est à dire sans étape intermédiaire.
    3- Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite ligne magnétron et le ou lesdits dispositifs à plasma atmosphérique sont accolés.
    4- Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de traitement plasma comprend une gravure, un procédé physico-chimique, une préparation de surface tels que le nettoyage ou l'activation de surface.
    5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'étape de traitement plasma comprend un traitement préparatif de surface d'au moins une partie de la surface du substrat en vue du dépôt de couches minces successives par la ligne magnétron.
    6- Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape de traitement plasma comprend l'élimination des impuretés par exemple organiques présentes à la surface du substrat et/ou en l'élimination de l'eau adsorbée à la surface du substrat, notamment après une étape préalable de lavage.
    7- Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape de traitement plasma comprend un premier dépôt d'une première couche mince de manière à préparer la surface du substrat pour le dépôt de couches minces successives par la ligne magnétron.
    8- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le traitement plasma comprend un traitement protecteur de l'empilement de couches minces successives obtenu au cours de l'étape mettant en oeuvre la ligne magnétron.
    9- Procédé selon la revendication 8 dans lequel ledit traitement protecteur consiste en l'application d'une couche de protection sacrificielle ou non sacrificielle d'un matériau par exemple compris dans le groupe constitué par polymères solubles dans l'eau et/ou therrodégradables du type polyesters, alcools polyvinyliques, polyacrylamides, dérivés de l'amidon, de la cellulose, les polymères insolubles thermodégradables du type polyoléfines aliphatiques, polyvinyles, acrylates, les polymères fluorés hydrophobes et/ou oléophobes, non solubles dans l'eau et présentant une bonne stabilité thermique du type téflon, les couches à base de carbone (DLC: diamond like carbon), antirayures, hydrophobes et/ou oléophobes, les couches hybrides organo-minérales, c'est à dire associant un métal et une fonction organique incorporée dans la couche, par exemple une fonction hydrophobe, les couches minérales du type oxydes, nitrures, carbures, métaux ou un mélange de ceux-ci tel que les oxynitrures, les oxycarbures, les oxydes mixtes.
    10- Procédé selon l'une revendications 1 à 3 dans lequel au moins un dispositif à plasma atmosphérique est disposé soit en entrée de la ligne magnétron, soit en sortie de la ligne magnétron de telle manière qu'au moins une couche mince soit déposée sur la face du substrat verrier contenant de l'étain de façon à obtenir des substrats verriers recouverts par des couches minces sur leurs deux faces.
    11- Installation pour le traitement en continu d'un substrat verrier dont la dimension perpendiculaire au sens de déplacement le long de ladite installation est supérieure à 1,5 m, ladite installation comprenant en combinaison: - une ligne magnétron pour le dépôt de couches minces successives, comprenant une succession de sections, chaque section comprenant au moins une cathode faite d'un matériau ou d'un précurseur du matériau à déposer et fonctionnant suivant le principe de la pulvérisation cathodique sous l'action d'un plasma généré par décharge électrique dans un gaz plasmagène, - un dispositif à plasma atmosphérique, c'est à dire générant un plasma dans un gaz sensiblement à la pression atmosphérique.
    12- Installation selon la 11 dans laquelle le ou les dispositifs à plasma atmosphérique sont accotés avec la ligne magnétron sans reprise d'air extérieur 15 ou d'exposition intermédiaire à l'air extérieur.
    13- Installation selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle le dispositif à plasma atmosphérique est du type plasma déporté.
    14- Installation selon l'une des revendications 11 à 13, dans laquelle le dispositif à plasma atmosphérique est du type plasma in situ.
    15- Installation selon la revendication 14, dans laquelle le dispositif à plasma atmosphérique est du type générant des décharges filamentaires dans ledit plasma.
    16- Installation selon la revendication 14, dans laquelle le dispositif à plasma atmosphérique est du type générant des décharges homogènes dans ledit 25 plasma.
    17- Installation selon l'une des revendications 11 à 16, dans laquelle le dispositif à plasma atmosphérique est disposé en amont de la ligne magnétron, dans le sens de traitement du substrat verrier.
    18- Installation selon l'une des revendications 11 à 17, dans laquelle le dispositif à plasma atmosphérique est disposé en aval de la ligne magnétron, dans le sens de traitement du substrat verrier.
    19- Installation selon l'une des revendications 11 à 18 comprenant une combinaison d'un ou plusieurs dispositifs à plasma atmosphérique en combinaison avec une ligne magnétron.
    20- Installation selon l'une des revendications 11 à 19 dans laquelle au moins un dispositif plasma est disposé au regard de la face du substrat verrier contenant de l'étain.
    21- Application de l'installation selon l'une des revendications 11 à 20 ou du procédé selon l'une des revendications 1 à 10 à la fabrication de substrats verriers traités en surface par dépôt de couches minces leurs conférant au moins une fonction comprise dans le groupe constitué par le contrôle solaire, bas-émissifs, blindage électromagnétique, chauffant, hydrophile, hydrophobe, photocatalytique, la modification du niveau de réflexion dans le visible (antireflet ou miroir), l'incorporation d'un système actif (électrochrome, électroluminescente, photovoltaïque).
FR0452950A 2004-12-13 2004-12-13 Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique. Expired - Fee Related FR2879188B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0452950A FR2879188B1 (fr) 2004-12-13 2004-12-13 Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique.
PCT/FR2005/051081 WO2006064161A1 (fr) 2004-12-13 2005-12-13 Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0452950A FR2879188B1 (fr) 2004-12-13 2004-12-13 Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2879188A1 true FR2879188A1 (fr) 2006-06-16
FR2879188B1 FR2879188B1 (fr) 2007-06-22

Family

ID=34952145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0452950A Expired - Fee Related FR2879188B1 (fr) 2004-12-13 2004-12-13 Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique.

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2879188B1 (fr)
WO (1) WO2006064161A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2803646A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-19 Saint-Gobain Glass France Procédé de depot de revêtements sur un substrat et vitrage
WO2015019022A1 (fr) * 2013-08-05 2015-02-12 Saint-Gobain Glass France Substrat portant un revetement fonctionnel et une couche de protection temporaire

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITGE20070054A1 (it) * 2007-06-15 2008-12-16 Nantech S R L Metodo per la deposizione di ag su supporti in vetro o simili
CN104831247B (zh) * 2015-04-15 2017-06-06 赫得纳米科技(昆山)有限公司 水平连续式磁控溅射镀膜机在线面板恒温加热装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1153739A1 (fr) * 1999-11-10 2001-11-14 Matsushita Electric Works, Ltd. Substrat d'aerogel et son procede de preparation
US20030027000A1 (en) * 1997-03-14 2003-02-06 Greenberg Charles B. Visible-light-responsive photoactive coating, coated article, and method of making same
WO2004070820A1 (fr) * 2003-02-05 2004-08-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Procede de fabrication d'un cablage

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050045103A1 (en) * 2002-01-23 2005-03-03 Mikhael Michael G. Method and apparatus for applying material to glass

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030027000A1 (en) * 1997-03-14 2003-02-06 Greenberg Charles B. Visible-light-responsive photoactive coating, coated article, and method of making same
EP1153739A1 (fr) * 1999-11-10 2001-11-14 Matsushita Electric Works, Ltd. Substrat d'aerogel et son procede de preparation
WO2004070820A1 (fr) * 2003-02-05 2004-08-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Procede de fabrication d'un cablage
US20050011752A1 (en) * 2003-02-05 2005-01-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method for wiring

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2803646A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-19 Saint-Gobain Glass France Procédé de depot de revêtements sur un substrat et vitrage
FR3005654A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-21 Saint Gobain Procede de depot de revetements sur un substrat
WO2015019022A1 (fr) * 2013-08-05 2015-02-12 Saint-Gobain Glass France Substrat portant un revetement fonctionnel et une couche de protection temporaire
US10144841B2 (en) 2013-08-05 2018-12-04 Saint-Gobain Glass France Substrate having a functional coating and a temporary protection layer
EA032219B1 (ru) * 2013-08-05 2019-04-30 Сэн-Гобэн Гласс Франс Основа, содержащая функциональное покрытие и временный защитный слой
EP3030530B1 (fr) 2013-08-05 2020-04-01 Saint-Gobain Glass France Substrat portant un revetement fonctionnel et une couche de protection temporaire
US10676633B2 (en) 2013-08-05 2020-06-09 Saint-Gobain Glass France Substrate having a functional coating and a temporary protection layer
US11028283B2 (en) 2013-08-05 2021-06-08 Saint-Gobain Glass France Substrate having a functional coating and a temporary protection layer
EP3030530B2 (fr) 2013-08-05 2023-05-24 Saint-Gobain Glass France Substrat portant un revetement fonctionnel et une couche de protection temporaire

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006064161A1 (fr) 2006-06-22
FR2879188B1 (fr) 2007-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1019991A3 (fr) Procede de depot de couches sur un substrat verrier par pecvd a faible pression.
EP0518755B1 (fr) Technique de formation par pyrolyse en voie gazeuse d'un revêtement essentiellement à base d'oxygène et de silicium
JP5895687B2 (ja) ガスバリア性フィルム
EP2720986B1 (fr) Procede de fabrication d'un vitrage comprenant une couche poreuse
CA2364884C (fr) Procede de traitement de surface des polymeres
FR2694131A1 (fr) Procédé et installation pour la fabrication d'un composant, notamment d'un composant optique, et composant optique ainsi obtenu.
EP0413617B1 (fr) Procédé de dépôt de couches minces
FR2713667A1 (fr) Procédé et dispositif de dépôt à basse température d'un film contenant du silicium sur un substrat non métallique.
FR2879188A1 (fr) Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier incorporant une ligne magnetron et un dispositif generant un plasma a pression atmospherique.
WO2009030763A2 (fr) Procédé pour déposer une couche fluorée à partir d'un monomère précurseur
JP2016022595A (ja) ガスバリア性フィルムおよびその製造方法ならびに当該ガスバリア性フィルムを有する電子デバイス
EP0683825B1 (fr) Procede pour deposer une couche mince sur un substrat par plasma froid differe d'azote
WO2013024226A9 (fr) Vitrage antireflet muni d'un revetement poreux
EP1660695B1 (fr) Procede de depot d'une couche amorphe contenant majoritairement du fluor et du carbone et dispositif convenant a sa mise en oeuvre
FR2887872A1 (fr) Procede et installation pour le traitement d'un substrat verrier chaud par un plasma a pression atmospherique
EP0815284B1 (fr) Procede et appareil pour le depot assiste par plasma sur un substrat a deux faces
WO2016010117A1 (fr) Film de barrière de gaz, son procédé de production, et dispositif électronique utilisant le film de barrière de gaz
CA2369833A1 (fr) Methode de deposition d'un film dielectrique epais
JP2009299130A (ja) SiO2膜の製造方法
JP2013226758A (ja) ガスバリア性フィルムの製造方法
JP6689068B2 (ja) 耐引掻特性を有する透明な多層系の堆積方法
JP2003201568A (ja) プラズマ放電処理装置及びプラズマ放電処理方法
EP1636145A2 (fr) Traitement par projection de panneaux poses sur un support barriere
FR2797996A1 (fr) Procede de protection de puces de circuit integre par depot de couche mince isolante
US8388815B2 (en) Coated article and method of making the same

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20140829