[发明专利]用于制备经涂覆基材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提供有涂层的基材使用激光辐射的热处理。

背景技术

在微电子学领域中已知沉积在基材上的涂层(例如由硅制成的涂层)使用聚焦激光线(典型地在紫外线中发射的受激准分子激光器)进行热处理。这些方法通常用于通过硅的局部熔化和在冷却时重结晶从非晶态硅获得多晶硅。传统地，在微电子学中使用的基材的优异的平面性、它们的小尺寸和在这种类型工业中的典型工业环境允许非常精确地使基材设置在激光焦点以均匀地并且最佳地处理整个基材。缓慢的处理速度允许使用在气垫上的工作台系统以位移该基材。必要时，允许控制该基材相对于激光焦点的位置的系统可以校正可能的平面性缺陷或者低频振动的存在。这种控制系统与使用的缓慢处理速度是可相容的。

激光处理现在用于热处理在用于不同工业应用的玻璃或者有机聚合物基材上的层：举例来说，可以提到包含TiO₂基涂层的自清洁窗玻璃的制备，包含用包含至少一个银层的多层堆叠体涂覆的玻璃基材的低辐射性窗玻璃的制备(其描述在申请WO2010/142926中)，或者包含透明并且导电的(TCO)薄层的用于光电池的大尺寸化基材的制备(其描述在申请WO2010/139908中)。

工业和经济背景在这里是完全不同的。典型地，待处理的基材可以是其表面积为约6*3m²的非常大尺寸的玻璃片材，因此其平面性不能进行精确地控制(例如在±1毫米内)，它们在离开沉积机器(例如通过阴极溅射)时在工业传送带上以高速进行移动(有时大约10m/分钟或更高)，因此是在产生振动(其可能是大的)的工业环境中。因此，待处理的涂层的每个点相对于该激光的焦平面的位置可以显著变化，引起强烈的处理不均匀性。该基材的高位移速度使得设置用于机械控制该基材的位置的系统是极其棘手的甚至不可能的。

因此存在提供允许在困难的工业环境中经济地、均匀地并且以高速处理具有平面性缺陷的基材的激光处理方法的需要。

发明内容

为此目的，本发明一个主题是用于获得在其至少一面的至少一部分上提供有涂层的基材的方法，该方法包括在所述基材上沉积所述涂层的步骤，然后使用以至少一根激光线的形式聚焦在所述涂层上的脉冲或者连续激光辐射热处理所述涂层的步骤，激光辐射的波长在400-1500nm范围内，所述热处理使得在基材和该或者每根激光线之间产生其速度为至少3米/分钟的相对位移运动，该或者每根激光线具有最多3mm.mrad的并在使该或者每根激光线聚焦在所述涂层上的位置进行测量的光束质量因子(BPP)，至少200W/cm的除以占空比(rapport cyclique)的平方根的线功率密度，至少20毫米的长度和沿着该或者每根线的宽度分布，该宽度分布使得平均宽度为至少30微米并且在最大宽度和最小宽度之间的差值为平均宽度值的最多15%。

本发明的另一主题为使用以至少一根线的形式聚焦在所述涂层上的脉冲或者连续激光辐射以热处理沉积在基材上的涂层的装置，该激光辐射的波长为400至1500nm，包括：

- 一个或多个激光源以及能够产生至少一根激光线的成形和重定向的光学装置，该激光线在运行中可具有最多3mm.mrad的并在使该或者每种激光线聚焦在所述涂层上的位置进行测量的光束质量因子(BPP)，至少200W/cm的除以占空比的平方根的线功率密度，至少20毫米的长度和沿着该或者每根线的宽度分布，该宽度分布使得平均宽度为至少30微米并且在最大宽度和最小宽度之间的差值为平均宽度值的最多15%，和

- 在运行中能够在基材和该或者每根激光线之间产生其速度为至少3米/分钟的相对位移运动的位移工具。

本发明人已经可以证实适合的波长、适合的光束质量因子、适合的线功率密度和适合的激光线宽度的结合选择允许均匀地处理该基材，同时容忍相对于该激光焦点的距离的大的变化。均匀的处理被理解为表示这样的处理，该处理使得在该处理期间在每个点达到的温度(相对于目标温度)改变不超过15%，特别地10%，甚至5%(相对值)。这样，获得的性质(电阻率、辐射性、光催化活性、在反射或者吸收中的外观，根据所处理的层的类型)在该基材的整个表面上是显著均匀的。有利地，并且由于上述的选择，当从涂层至该激光的焦平面的距离改变±1毫米时，该或者每根激光线的宽度和/或该涂层达到的温度改变最多10%(相对值)。

优选地，通常是基本上水平的基材在传送带上面对该或者每根激光线移动，该或者每根激光线是固定的并且基本上垂直于该移动方向进行设置。该或者每根激光线可以被设置在基材的上面和/或下面。