LT7187B

Vacuum device and method of manufacturing of multilayer thin-film precision optical coatings

Abstract

The proposed vacuum device and the method for producing multilayer thin-film optical coatings therein can be used in industrial production of precision optical products comprising multilayer thin-film coatings having one hundred or more layers. The vacuum device differs from known prototypes of similar purpose in that an even number of magnetrons (2) is installed in the process chamber, each capable of moving within its placement plane, and two magnetrons (2) forming a magnetron sputtering system are equipped with targets (3) made of identical materials. Plasma sources (7) assisting the operation of the magnetron sputtering systems are mounted on the side walls of the vacuum process chamber (1) above the working surfaces of the targets (3), and holders (9) for securing the substrates (8) are mounted on the side walls of the vacuum process chamber (1) at the level of the target (3) working surfaces. According to the proposed coating production method, a magnetron sputtering process assisted by plasma sources is used, wherein plasma is generated throughout the entire volume of the vacuum process chamber (1), and coatings are deposited onto preheated substrates (8) fixed on holders (9) in a planetary mechanism. The substrates (8) move through the high-density plasma zone alternately passing through sputtering and oxidation zones, and the optical thickness of the coatings is measured end-to-end using an optical control system.

Term

17.8 yearsleft in the term

Expires 19 July 2044.

  1. Priority and filed
  2. Granted
  3. Today
  4. Expires

15 claims: 11 independent, 4 dependent

  1. 1
    IŠRADIMO APIBRĖŽTIS 1. Vakuuminis įrenginys, skirtas daugiasluoksnėms plonasluoksnėms tikslioms optinėms dangoms gaminti, kuriame yra vakuuminio proceso kamera, laikiklius substratams tvirtinti vakuuminės proceso kameros viduje, kiekvienas laikiklis sugeba suktis aplink savo ašį, magnetronai su taikiniais, pagamintais iš medžiagų, sudarančių dangas ant išorinio substratų paviršiaus, plazmos šaltiniai, šildytuvai, optinio valdymo sistema, skirta matuoti gaminamos dangos optinį storį, kurioje laikikliai sukonstruoti taip, kad substratai sukasi aplink jų ašį, o kiekvienas magnetronas sumontuotas ant judėjimo įtaiso, kuriame magnetronas su taikiniais juda jų padėties plokštumoje, besiskiriantis tuo, kad:• yra lyginis magnetronų skaičius, kuriame ant dviejų magnetronų sumontuoti vienodų medžiagų taikiniai sudaro magnetroninio purškimo sistemą;• plazmos šaltiniai yra sumontuoti ant šoninių vakuuminės proceso kameros sienelių virš taikinių darbinių paviršių;• substratų tvirtinimo laikikliai yra sumontuoti apskritimu planetariniame mechanizme, kuris užtikrina substratų sukimąsi aplink jų ašį ir aplink vakuuminės proceso kameros centrinę ašį, ir laikiklių, skirtų substratams tvirtinti, paviršiai yra vienoje plokštumoje plazmos šaltinių lygyje.
  2. 2
    Vakuuminis įrenginys pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad optinio valdymo sistema turi optinio valdymo bloką su keičiamais kontroliniais elementais, sumontuotais ant laikiklio, užfiksuoto taip, kad laikiklis nesisuka aplink savo ašį, o kontrolinių elementų padėtis yra keičiama.
  3. 3
    Vakuuminis įrenginys pagal 1 arba 2 punktą, besiskiriantis tuo, kad optinio valdymo blokas turi bent keturis kontrolinius elementus.
  4. 4
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-3 punktų, besiskiriantis tuo, kad taikinių darbiniai paviršiai plokštuminiuose magnetronuose yra išdėstyti virš magnetrono apsauginių elementų paviršių.
  5. 5
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-4 punktų, besiskiriantis tuo, kad magnetronai yra montuojami ant judesio įrenginių, kad būtų galima judėti jų išdėstymo plokštumoje ir keisti polinkio kampą pradinės jų išdėstymo plokštumos atžvilgiu.
  6. 6
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-5 punktų, besiskiriantis tuo, kad minėtas įrenginys papildomai apima ekranus taikinių darbo paviršių apsaugai, ekranai yra judesio mechanizmų pagalba judami, kad uždengtų arba atidengtų darbo paviršius technologinio proceso metu.
  7. 7
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-6 punktų, besiskiriantis tuo, kad judėjimo įtaisai, ant kurių yra sumontuoti magnetronai, yra sumontuoti taip, kad magnetronų pasvirimo kampas yra keičiamas pradinės jų išdėstymo plokštumos atžvilgiu.
  8. 8
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-7 punktų, besiskiriantis tuo, kad jis apima dvi magnetroninio purškimo sistemas ir du plazmos šaltinius, sumontuotus ant šoninių vakuuminio proceso kameros sienelių viena priešais kitą, viename aukštyje virš taikinių darbinių paviršių.
  9. 9
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-8 punktų, besiskiriantis tuo, kad darbinių dujų išsiurbimo iš vakuuminio proceso kameros sistemos elementai yra įrengti taip, kad nukreiptų srautus nuo taikinių darbinių paviršių.
  10. 10
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-9 punktų, besiskiriantis tuo, kad jis apima plokštuminius magnetronus.
  11. 11
    Vakuuminis įrenginys pagal bet kurį iš 1-9 punktų, besiskiriantis tuo, kad jis apima cilindrinius magnetronus.
  12. 12
    Daugiasluoksnių plonasluoksnių tikslių optinių dangų dengimo būdas, apimantis:- substratų tvirtinimą laikikliuose, besisukančiuose aplink savo ašį, vakuuminės proceso kameros viduje;- substratų kaitinimą intervale nuo 50 o iki 300 o temperatūros naudojant šildytuvus;- plazmos generavimą technologiniais įrenginiais visame vakuuminės technologinės kameros tūryje;- plonos plėvelės sluoksnių dengimą magnetroninio taikinių medžiagų purškimo būdu, naudojant plazmos šaltinius;- substratų sukimąsi aplink jų ašį ir aplink vakuuminės proceso kameros centrinę ašį, kad būtų užtikrintas judėjimas per didelio tankio plazmos zonas pakaitomis purškimo ir oksidacijos metu;dangos optinis storis matuojamas naudojant optinę kontrolės sistemą;besiskiriantis tuo, kad: • yra naudojamos magnetroninio purškimo sistemos, sudarytos iš dviejų magnetronų su vienodais taikiniais ir plazmos šaltinių, esančių virš taikinių darbinių paviršių už magnetronų sukurtos plazmos degimo zonos ribų, • substratai sukasi aplink savo ašį ir aplink vakuuminės proceso kameros centrinę ašį, kad būtų užtikrintas judėjimas per didelio tankio plazmos zonas pakaitomis purškimo ir oksidacijos metu ir • dangos gaminamos esant sumažintam slėgiui.
  13. 13
    Daugiasluoksnių plonasluoksnių tikslių optinių dangų dengimo būdas pagal 12 punktą, besiskiriantis tuo, kad optinio valdymo sistemoje naudojami keli kontroliniai elementai, kai optinės dangos konstrukcija suskaidoma į kelias paprastas konstrukcijas, kurių kiekvieną kontroliuoja atskiras kontrolinis elementas.
  14. 14
    Daugiasluoksnių plonasluoksnių tikslių optinių dangų dengimo būdas pagal 12 arba 13 punktą, besiskiriantis tuo, kad didelio tankio plazmos srityje substrato garinimo ir oksidacijos zonos yra skirtingose kampinėse koordinatėse.
  15. 15
    Daugiasluoksnių plonasluoksnių tikslių optinių dangų dengimo būdas pagal bet kurį iš 12-14 punktų, besiskiriantis tuo, kad kiekvienos magnetroninio purškimo sistemos veikimą palaiko bet du plazmos šaltiniai.
Independent claims15