RU2297988C1 - Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass - Google Patents

Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass Download PDF

Info

Publication number
RU2297988C1
RU2297988C1 RU2005135613/03A RU2005135613A RU2297988C1 RU 2297988 C1 RU2297988 C1 RU 2297988C1 RU 2005135613/03 A RU2005135613/03 A RU 2005135613/03A RU 2005135613 A RU2005135613 A RU 2005135613A RU 2297988 C1 RU2297988 C1 RU 2297988C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
working chamber
sheet
sheets
working
Prior art date
Application number
RU2005135613/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Николаевич Михайлов (RU)
Михаил Николаевич Михайлов
Валерий Павлович Кривобоков (RU)
Валерий Павлович Кривобоков
Виктор Никифорович Легостаев (RU)
Виктор Никифорович Легостаев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2005135613/03A priority Critical patent/RU2297988C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2297988C1 publication Critical patent/RU2297988C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: plasma engineering; methods and the devices for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the plasma engineering, in particular, to the method and the device for deposition of the multilayered modifying coatings made out of the metals, their oxides, nitrides and other compounds on the sheet glass and may be used for change and improvement of the optical properties of the sheet glass. The technical result of the invention is the increased productivity and efficiency of operation of all the assemblies of the device. The device contains the mounted in series first sluice chamber, the vacuum lock, the working chamber with the magnetron spray system, the second vacuum lock, the second sluice chamber, which are connected with the system of the vacuum-pumping and injection of the working gas. In the both sluice chambers there are cartridges with the plug-in accumulators for arrangement of the batch of the processed sheet glass. Transferring the sheets of the glass from one cartridge into another and vice versa with the minimum clearance between them conduct the sequential deposition of each layer of the coating onto each sheet of the whole batch of the sheet glass. The change of the gas medium of the working area is made once for the whole batch for each layer.
EFFECT: the invention ensures the increased productivity and efficiency of operation of all the assemblies of the device.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для изменения и улучшения оптических свойств листового стекла путем нанесения на него многослойных тонких покрытий, в частности теплоотражающих покрытий (ТОП).The invention relates to a plasma technique and can be used to change and improve the optical properties of sheet glass by applying multilayer thin coatings on it, in particular heat-reflecting coatings (TOP).

ТОП обычно представляет собой композицию пленок вида "оксид-металл-оксид", причем каждая из них может состоять из нескольких слоев (многослойные покрытия позволяют повысить коэффициент сопротивления тепловому потоку).TOP is usually an oxide-metal-oxide film composition, each of which can consist of several layers (multilayer coatings can increase the coefficient of resistance to heat flux).

Покрытие образуется в результате взаимодействия плазмы с холодной поверхностью стекла. Источником ее является магнетронная распылительная система (МРС). Если среда содержит реактивный газ, например кислород, азот, то возможны плазмохимические реакции, которые приводят к образованию оксидов, нитридов и других соединений. Таким путем удается создать эффективные в плане оптических свойств многослойные покрытия, которые весьма трудно получить другими способами.The coating is formed as a result of the interaction of the plasma with the cold surface of the glass. Its source is the magnetron sputtering system (MPC). If the medium contains a reactive gas, for example oxygen, nitrogen, then plasma-chemical reactions are possible, which lead to the formation of oxides, nitrides, and other compounds. In this way, it is possible to create multilayer coatings effective in terms of optical properties, which are very difficult to obtain by other methods.

Ведущие страны мира в области плазменных технологий (Германия, США и др.) давно и успешно разрабатывают и производят установки для нанесения модифицирующих плазменных покрытий. В основном это - промышленные автоматизированные линии для производства листового стекла с теплоотражающими покрытиями (ТОП) производительностью 1÷10 млн. квадратных метров в год и ценой 10÷100 млн. долл. США (т.е. удельная стоимость оборудования составляет 10 и более долларов на 1 м2 годовой производительности).The leading countries of the world in the field of plasma technologies (Germany, USA, etc.) have long and successfully developed and manufactured plants for applying modifying plasma coatings. These are mainly industrial automated lines for the production of flat glass with heat-reflecting coatings (TOP) with a productivity of 1 ÷ 10 million square meters per year and at a price of 10 ÷ 100 million US dollars (i.e. the unit cost of the equipment is 10 or more dollars per 1 m 2 of annual output).

Аналогичными по назначению, но более высокопроизводительными, являются установки фирмы VON ARDENNE (Германия, г. Дрезден) моделей GC 124 VC/CR с вертикальным расположением обрабатываемого стекла размером 2060 мм × 1240 мм и GC 321 Н с горизонтальным расположением обрабатываемого стекла размером 3210 мм × 6000 мм (VON ARDENNE. Aniagen technik. www.ardenne-at.de). С точки зрения технологического процесса они близки.Similar in purpose, but more efficient, are VON ARDENNE installations (Germany, Dresden) of the GC 124 VC / CR models with a vertical position of the processed glass of size 2060 mm × 1240 mm and GC 321 N with a horizontal arrangement of the processed glass of 3210 mm × 6000 mm (VON ARDENNE. Aniagen technik. Www.ardenne-at.de). From the point of view of the technological process, they are close.

Реализуемый ими способ нанесения многослойного покрытия заключается в том, что каждый слой наносится последовательно, по мере перемещения стекла относительно источников плазмы и различных газовых сред, ответственных за осаждение определенного вида пленок. Причем процесс осуществляется в однопроходном режиме, т.е. стекло движется в одну сторону и на выходе из установки на нем сформированы все слои покрытия.Their method of applying a multilayer coating consists in the fact that each layer is applied sequentially as the glass moves relative to the plasma sources and various gaseous media responsible for the deposition of a certain type of film. Moreover, the process is carried out in a single-pass mode, i.e. the glass moves in one direction and at the exit of the installation all coating layers are formed on it.

Основной недостаток таких однопроходных устройств - очень большие продольные размеры. Так, размеры вышеописанных установок вместе со вспомогательным оборудованием составляют в плане соответственно 46 м × 11 м и 79 м × 12 м.The main disadvantage of such single-pass devices is the very large longitudinal dimensions. So, the dimensions of the above installations, together with auxiliary equipment, are in the plan respectively 46 m × 11 m and 79 m × 12 m.

Кроме того, многослойные теплоотражающие покрытия имеют невысокую твердость, что затрудняет транспортировку стекла с покрытием из-за возможности повреждения. Поэтому в непосредственной близости надо иметь производство стеклопакетов. В свою очередь, перевозка стеклопакетов, как и других крупногабаритных стеклянных изделий, тоже связана с трудностями.In addition, multilayer heat-reflecting coatings have a low hardness, which makes it difficult to transport coated glass due to the possibility of damage. Therefore, in close proximity it is necessary to have the production of double-glazed windows. In turn, the transportation of double-glazed windows, as well as other large-sized glass products, is also associated with difficulties.

В России из-за необходимости перевозки обработанного стекла на большие расстояния экономически более целесообразны относительно небольшие установки производительностью примерно 50÷200 тыс.м2 в год с удельной стоимостью оборудования в пределах 4÷5 долларов США на 1 м2 годовой производительности. К таким установкам относится устройство по патенту RU 2138094, которое выбрано за прототип.In Russia, due to the need to transport processed glass over long distances, relatively small plants with a capacity of approximately 50–200 thousand m 2 per year with a unit cost of equipment in the range of 4–5 US dollars per 1 m 2 of annual output are more economically feasible. Such installations include the device according to patent RU 2138094, which is selected as a prototype.

Устройство по патенту RU 2138094 содержит герметизированную рабочую камеру с двумя шлюзовыми камерами на входе и выходе. Шлюзовые камеры отделены от рабочей камеры вакуумными затворами. В рабочей камере размещена МРС, которая может состоять из одного или нескольких магнетронов. Устройство содержит также кассету, в которой закрепляется обрабатываемый лист стекла, и механизм перемещения кассеты вдоль рабочей камеры. Установка подключена к системе вакуумирования и напуска газа.The device according to patent RU 2138094 contains a sealed working chamber with two lock chambers at the inlet and outlet. The lock chambers are separated from the working chamber by vacuum locks. In the working chamber is placed MPC, which may consist of one or more magnetrons. The device also contains a cassette in which the processed glass sheet is fixed, and a mechanism for moving the cassette along the working chamber. The unit is connected to a vacuum and gas inlet system.

Каждый лист стекла, загруженный в установку, проходит полный цикл обработки по нанесению покрытия, включающий в себя вакуумирование шлюзовой камеры, открытие вакуумного затвора, перемещение обрабатываемого изделия из первой шлюзовой камеры через рабочую во вторую шлюзовую камеру и обратно. При этом происходит очистка обрабатываемой поверхности (при первом проходе) и нанесение отдельных слоев покрытия.Each sheet of glass loaded into the installation undergoes a full cycle of coating processing, including evacuation of the lock chamber, opening the vacuum shutter, moving the workpiece from the first lock chamber through the working chamber to the second lock chamber and vice versa. In this case, the treated surface is cleaned (during the first pass) and individual layers of coating are applied.

После завершения операции по нанесению очередного слоя (или слоев, если МРС содержит более чем один магнетрон) на каждый лист стекла производится замена рабочей газовой атмосферы и вновь прохождение листа через рабочую камеру. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут осаждены все слои покрытия. Затем вакуумный затвор закрывается, выполняется разгерметизация шлюзовой камеры и замена обработанного изделия (стекла) на следующее. Таким образом, каждый лист стекла обрабатывается полностью со всеми вспомогательными операциями, и только после этого производится обработка следующего листа. В результате этого длительность технологического цикла увеличивается в два - три раза, что не свойственно однопроходным устройствам, где цикл обработки минимален.After the operation to apply the next layer (or layers if the MPC contains more than one magnetron) is completed, the working gas atmosphere is replaced with each glass sheet and the sheet passes again through the working chamber. The process is repeated until all coating layers have been deposited. Then the vacuum shutter closes, depressurization of the lock chamber and replacement of the processed product (glass) with the following are performed. Thus, each sheet of glass is completely processed with all the auxiliary operations, and only after that the next sheet is processed. As a result of this, the duration of the technological cycle is increased by two to three times, which is not characteristic of single-pass devices, where the processing cycle is minimal.

Один из вариантов этой установки позволяет получать многослойное покрытие за один проход листа через рабочую камеру. Для этого рабочая камера разделена диафрагмами на отдельные отсеки, каждый из которых снабжен собственной системой напуска газа, а МРС состоит из нескольких магнетронов, размещенных в отсеках. При таком выполнении установки она работает по принципу аналогов, и проявляются недостатки, свойственные аналогам: увеличение габаритов, усложнение установки и отсюда повышение стоимости обработки стекла.One of the options for this installation allows you to get a multilayer coating in one pass of the sheet through the working chamber. For this, the working chamber is divided by diaphragms into separate compartments, each of which is equipped with its own gas inlet system, and the MPC consists of several magnetrons located in the compartments. With this installation, it works on the principle of analogues, and the disadvantages inherent in analogues are manifested: an increase in size, complication of installation, and hence an increase in the cost of processing glass.

Из всего сказанного выше следует (а хронометраж рабочего цикла на реальной установке подтверждает это), что доля эффективной работы МРС составляет менее половины от всего ресурса рабочего времени установки.From all of the above it follows (and the timing of the working cycle on a real installation confirms this) that the proportion of effective work of the MPC is less than half of the total resource of the working time of the installation.

Задачей данного изобретения является нанесение многослойных модифицирующих покрытий на листовое стекло с наименьшими затратами.The objective of the invention is the application of multilayer modifying coatings on sheet glass at the lowest cost.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента использования всех узлов установки за счет новой технологической схемы обработки стекла.The technical result of the invention is to increase the utilization rate of all units of the installation due to the new technological scheme for processing glass.

Дополнительным техническим результатом для конкретного варианта способа является снижение зависимости качества покрытия от состояния поверхности используемого стекла.An additional technical result for a particular variant of the method is to reduce the dependence of the quality of the coating on the surface condition of the glass used.

Для решения поставленной задачи разработан новый способ нанесения многослойных модифицирующих покрытий на листовое стекло методом плазменного напыления, заключающийся, как и прототип, в подаче каждого листа в рабочую камеру, пооперационном нанесении отдельных слоев покрытия при проходе стекла через рабочую камеру с источниками плазмы с заменой при необходимости рабочей газовой среды.To solve this problem, a new method has been developed for applying multilayer modifying coatings to sheet glass by plasma spraying, which, like the prototype, consists in feeding each sheet to the working chamber, applying individual layers of coating by passing glass through the working chamber with plasma sources with replacement if necessary working gas environment.

В отличие от прототипа, на начальной стадии процесса загружают в установку всю обрабатываемую партию листов, каждую операцию нанесения отдельных слоев проводят последовательно над всеми листами партии, перемещая их через рабочую камеру непрерывным потоком с минимальным расстоянием между ними, затем заменяют газовую среду и/или источники плазмы и каждую последующую операцию нанесения слоев проводят также на всю обрабатываемую партию листов.Unlike the prototype, at the initial stage of the process, the entire processed batch of sheets is loaded into the installation, each operation of applying separate layers is carried out sequentially on all sheets of the batch, moving them through the working chamber in a continuous stream with a minimum distance between them, then the gas medium and / or sources are replaced plasma and each subsequent operation of applying layers is also carried out on the entire processed batch of sheets.

Таким образом, на всю загружаемую партию стекла вакуумирование от атмосферного давления производится один раз. В то время как у прототипа после обработки каждого листа стекла происходит разгерметизация шлюзовой камеры, что сопровождается адсорбированием компонентов воздуха на внутренних элементах конструкции и возникает необходимость их удаления. При одной настройке газовой среды вся партия стекла, загруженная в устройство, подвергается нанесению одного слоя (или слоев) покрытия. В результате замена газовой среды в рабочей камере для нанесения определенного слоя покрытия на всю партию стекла производится один раз, в то время как у прототипа замена газовой среды для соответствующих слоев покрытия производится для каждого листа стекла. Это способствует сокращению продолжительности рабочего цикла и снижению остаточных газов в атмосфере рабочей камеры, влияющих на качество покрытия.Thus, the entire loaded batch of glass is evacuated from atmospheric pressure once. While the prototype after processing each sheet of glass is depressurized lock chamber, which is accompanied by the adsorption of air components on the internal structural elements and there is a need to remove them. With one setting of the gas medium, the entire batch of glass loaded into the device is subjected to the application of one layer (or layers) of coating. As a result, the replacement of the gas medium in the working chamber for applying a certain coating layer to the entire batch of glass is performed once, while in the prototype, the replacement of the gas medium for the corresponding coating layers is performed for each glass sheet. This helps to reduce the duration of the working cycle and reduce residual gases in the atmosphere of the working chamber, affecting the quality of the coating.

Кроме того, при нанесении каждого слоя покрытия листы стекла движутся непрерывным потоком. Зазор между ними не превышает нескольких процентов от длины листа стекла, следовательно, магнетроны расходуют материал своих катодов более рационально (потери не превышают 10-15%, против 50-60% у прототипа).In addition, when applying each coating layer, the glass sheets move in a continuous stream. The gap between them does not exceed a few percent of the length of the sheet of glass, therefore, the magnetrons consume the material of their cathodes more rationally (losses do not exceed 10-15%, against 50-60% of the prototype).

Для осуществления предложенного способа разработано устройство, которое, как и прототип, содержит рабочую камеру с магнетронной распылительной системой (МРС), систему вакуумирования и напуска рабочего газа, шлюзовые камеры на входе и выходе рабочей камеры, отделенные от нее вакуумным затвором, а также механизмы подачи листа в рабочую камеру и перемещения его вдоль рабочей камеры.To implement the proposed method, a device has been developed that, like the prototype, contains a working chamber with a magnetron spray system (MPC), a vacuum system and a working gas inlet, lock chambers at the inlet and outlet of the working chamber, separated from it by a vacuum shutter, as well as supply mechanisms sheet into the working chamber and moving it along the working chamber.

В отличие от прототипа каждая шлюзовая камера оснащена магазином, содержащим сменный накопитель для размещения в нем более одного листа стекла и механизм шагового перемещения накопителя в поперечном относительно продольной оси рабочей камеры направлении, синхронизованный с механизмом подачи стекла в рабочую камеру.Unlike the prototype, each airlock is equipped with a magazine containing a removable drive for placing more than one sheet of glass in it and a drive stepping mechanism in the direction transverse to the longitudinal axis of the working chamber, synchronized with the mechanism for supplying the glass to the working chamber.

Сменный накопитель выполнен в виде каркаса с гнездами для размещения листов стекла, оснащенными роликами для подачи листов стекла в рабочую камеру. Сменные накопители позволяют производить загрузку и разгрузку стекла вне установки во время обработки другой партии. При загрузке и разгрузке стекла в шлюзовую камеру в шлюз помещается вся партия стекла, загруженная в накопитель.The removable drive is made in the form of a frame with slots for accommodating sheets of glass equipped with rollers for feeding sheets of glass into the working chamber. Removable drives allow loading and unloading of glass outside the unit during processing of another batch. When loading and unloading glass into the airlock, the entire batch of glass loaded into the drive is placed in the airlock.

Магазины используются как для размещения стекла внутри устройства, так и для его реверсирования в процессе обработки. Отпадает необходимость в установке отдельных реверсивных камер.Stores are used both to place glass inside the device and to reverse it during processing. There is no need to install separate reversing cameras.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, на которых схематически показаны:The invention is illustrated by graphic materials, which schematically show:

Фиг.1 - общий вид предлагаемого устройства в разрезе, вид сверху;Figure 1 is a General view of the proposed device in section, top view;

Фиг.2 - шлюзовая камера устройства в разрезе по А-А;Figure 2 - the lock chamber of the device in a section along aa;

Фиг.3 - то же, разрез по Б-Б.Figure 3 is the same, a section along BB.

Устройство (фиг.1) состоит из шлюзовой камеры 1, которая через вакуумный затвор 2 связана с рабочей камерой 3. В рабочей камере 3 расположены ионные источники 4 и МРС, выполненная в виде револьверных головок 5, которые включают в себя каждая по два или более магнетрона 6. С другой стороны рабочей камеры 3 расположена вторая шлюзовая камера 7, отделенная от рабочей камеры вторым вакуумным затвором 8. Для удешевления камера 7 может быть соединена с рабочей камерой 3 напрямую, без вакуумного затвора, но это снижает функциональные возможности устройства, так как вторая шлюзовая камера 7 будет выполнять только функции реверсирования и накопления обрабатываемых изделий. Обе шлюзовые камеры имеют двери 9 для загрузки обрабатываемых изделий. В случае работы второй шлюзовой камеры 7 без вакуумного затвора 8 ее дверь 9 служит для ремонта и обслуживания элементов, расположенных внутри камеры.The device (Fig. 1) consists of a lock chamber 1, which is connected through a vacuum shutter 2 to the working chamber 3. In the working chamber 3 are ion sources 4 and MPC, made in the form of turrets 5, which include two or more each magnetron 6. On the other side of the working chamber 3 there is a second lock chamber 7, separated from the working chamber by a second vacuum shutter 8. To reduce the cost, the chamber 7 can be connected directly to the working chamber 3 without a vacuum shutter, but this reduces the functionality of the devices and, since the second lock chamber 7 will only perform the functions of reversing and accumulating the processed products. Both lock chambers have doors 9 for loading processed products. In the case of the second lock chamber 7 without a vacuum shutter 8, its door 9 serves to repair and service the elements located inside the chamber.

Шлюзовые камеры 1 и 7 и рабочая камера 3 подключены к системе вакуумирования и напуска газа (не показана).The lock chambers 1 and 7 and the working chamber 3 are connected to a vacuum and gas inlet system (not shown).

Для перемещения стекла из шлюзовой камеры 1 через вакуумный затвор 2 в рабочую камеру 3 в нижней части шлюзовой камеры 1 расположен механизм подачи стекла 10 (фиг.2,). Аналогичный механизм расположен и во второй шлюзовой камере 7.To move the glass from the lock chamber 1 through the vacuum lock 2 into the working chamber 3 in the lower part of the lock chamber 1 is a glass feed mechanism 10 (Fig. 2,). A similar mechanism is located in the second lock chamber 7.

В каждой из шлюзовых камер 1 и 7 расположены магазины 11. Магазин 11 содержит сменный накопитель 12 для размещения в нем партии листового стекла 13. Сменный накопитель 12 (фиг.2) снабжен устройством его шагового перемещения поперек продольной оси рабочей камеры 3. В данной конкретной конструкции этот механизм представляет собой тележку 14, которая имеет возможность перемещения по направляющим 15 (фиг.3), расположенным в верхней части обеих шлюзовых камер 1 и 7. Сменный накопитель 12 крепится к нижней части тележки 14. Шаговое перемещение тележки 14 обеспечивается приводным механизмом, содержащим ходовой винт 16 с гайкой 17, и шаговый двигатель 18 (при необходимости с редуктором). Вращение от шагового двигателя 18 в герметизированную камеру передается через вакуумный ввод 19. Для синхронизации приводного механизма с механизмом подачи стекла 13 в рабочей камере 3 предусмотрен датчик перемещения 20.Shops 11 are located in each of the lock chambers 1 and 7. Shop 11 contains a removable drive 12 for accommodating a batch of sheet glass 13. The replaceable drive 12 (Fig. 2) is equipped with a device for its stepwise movement across the longitudinal axis of the working chamber 3. In this particular of construction, this mechanism is a trolley 14, which has the ability to move along the guides 15 (Fig.3) located in the upper part of both lock chambers 1 and 7. A removable drive 12 is attached to the lower part of the trolley 14. The stepwise movement of the trolley 14 provides Chiva driving mechanism comprising lead screw 16 and nut 17, and the stepping motor 18 (with gear, if necessary). Rotation from the stepper motor 18 to the sealed chamber is transmitted through the vacuum inlet 19. To synchronize the drive mechanism with the glass feed mechanism 13, a displacement sensor 20 is provided in the working chamber 3.

Сменный накопитель 12 представляет собой каркас с направляющими 21, оснащенными роликами, на которых размещается и перемещается во время обработки листовое стекло 13. Листы стекла располагаются с наклоном 5°...9° от вертикали параллельно направлению их рабочего перемещения.The removable drive 12 is a frame with guides 21 equipped with rollers on which sheet glass 13 is placed and moved during processing. Glass sheets are arranged with an inclination of 5 ° ... 9 ° from the vertical parallel to the direction of their working movement.

Загрузка и разгрузка стекла в сменный накопитель 12 осуществляется вне шлюзовой камеры. Поэтому для нормальной работы необходим, как минимум, еще один дополнительный накопитель 12.The loading and unloading of glass in the removable drive 12 is carried out outside the lock chamber. Therefore, for normal operation, at least one additional drive 12 is required.

Ионные источники 4 в рабочей камере 3 расположены с двух сторон от листа стекла 13. Двухсторонняя обработка ускоренными ионами позволяет сделать технологический процесс менее зависимым от качества поверхности стекла, так как ускоренные ионы надежно удаляют остатки загрязнений, адсорбированные газы и влагу.Ion sources 4 in the working chamber 3 are located on both sides of the glass sheet 13. Two-sided treatment with accelerated ions makes the process less dependent on the quality of the glass surface, since accelerated ions reliably remove contaminants, adsorbed gases and moisture.

МРС в данной конструкции устройства представлена тремя револьверными головками 5. Каждая револьверная головка 5 представляет собой блок протяженных магнетронов 6, расположенных и закрепленных параллельно друг другу вокруг общей продольной оси. Имеется устройство, которое позволяет поворачивать блок магнетронов вокруг своей оси (не показано) для выведения каждого магнетрона на рабочую позицию. Через продольную ось подводят электропитание и охлаждающую жидкость к магнетронам. Использование револьверных головок 5 позволяет сократить длину рабочей камеры 3 в два-три раза, при этом неработающие магнетроны защищены от нежелательного напыления работающими.MPC in this device design is represented by three turret heads 5. Each turret 5 is a block of extended magnetrons 6 located and fixed parallel to each other around a common longitudinal axis. There is a device that allows you to rotate the magnetron block around its axis (not shown) to bring each magnetron to its working position. Through the longitudinal axis, power and coolant are supplied to the magnetrons. The use of turrets 5 can reduce the length of the working chamber 3 in two to three times, while the idle magnetrons are protected from unwanted spraying working.

Рабочая камера 3 состоит из одного или из нескольких модулей, каждый из которых содержит одну револьверную головку 5 или ионный источник 4. Между модулями рабочей камеры, при необходимости, устанавливаются откачные модули, представляющие собой камеры, соединенные с откачной вакуумной системой.The working chamber 3 consists of one or several modules, each of which contains one turret 5 or an ion source 4. Between the modules of the working chamber, if necessary, pumping modules are installed, which are chambers connected to a pumping vacuum system.

Использование сборных модульных рабочих камер предпочтительно, так как позволяет без больших затрат менять параметры установки.The use of prefabricated modular working chambers is preferable, since it allows changing the installation parameters without high costs.

Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.

Исходное положение (фиг.1): листы стекла 13 промыты, просушены и размещены в накопителе 12, а для ускорения десорбции газов и водяных паров стекло может быть прогрето до температуры не менее 90°С. (Выше 300°С стекло в процессе обработки не нагревают.) Количество листов может составлять от двух до нескольких десятков. Наиболее оптимальным является количество стекла, обрабатываемого за одну рабочую смену или ее половину. Рабочая камера 3 и шлюзовая камера 7 вакуумированы. Магнетронные револьверные головки 5 и ионные источники 4 приведены в рабочее состояние.Initial position (figure 1): the sheets of glass 13 are washed, dried and placed in the accumulator 12, and to accelerate the desorption of gases and water vapor, the glass can be heated to a temperature of at least 90 ° C. (Above 300 ° C, the glass is not heated during processing.) The number of sheets can be from two to several tens. The most optimal is the amount of glass processed in one shift or half. The working chamber 3 and the lock chamber 7 are evacuated. Magnetron turrets 5 and ion sources 4 are brought into working condition.

Загрузочное устройство через дверь 9 подает накопитель 12 со стеклом 13 в шлюзовую камеру 1, где фиксирует его в тележке 14 магазина 11.The loading device through the door 9 feeds the drive 12 with the glass 13 into the lock chamber 1, where it fixes it in the trolley 14 of the store 11.

Дверь 9 шлюзовой камеры 1 закрывается. Производится вакуумирование. В это время накопитель 12 приводится в положение, при котором первое стекло встает на рабочую позицию.The door 9 of the lock chamber 1 is closed. Vacuuming is performed. At this time, the drive 12 is brought into a position in which the first glass rises to its working position.

После достижения заданного давления открывается вакуумный затвор 2. Включается механизм 10 подачи стекла 13 шлюзовой камеры 1, который связан с механизмом перемещения стекла 22 рабочей камеры 3, и стекло поступает в рабочую камеру 3, где происходит очистка его поверхности пучком ускоренных ионов источника 4 и наносится первый слой покрытия магнетронами 6. Листы стекла при входе в рабочую камеру могут подвергаться нагреву до температуры не более 300°С.After reaching the set pressure, the vacuum shutter 2 opens. The glass feed mechanism 10 of the lock chamber 1 is turned on, which is connected to the glass moving mechanism 22 of the working chamber 3, and the glass enters the working chamber 3, where its surface is cleaned with a beam of accelerated ions of source 4 and applied the first coating layer with magnetrons 6. Glass sheets at the entrance to the working chamber can be heated to a temperature of not more than 300 ° C.

Как только задняя кромка предыдущего стекла, выйдя из магазина 11 в рабочую камеру 3, освободит место для перемещения магазина 11 со стеклом, датчик его поперечной подачи подаст сигнал на блок управления шаговым двигателем 18, и он переместит магазин 11 на одну позицию. После чего сработает механизм подачи стекла 10 шлюзовой камеры 1 и следующее стекло начнет движение в рабочую камеру 3. Этот цикл повторяется до тех пор, пока магазин 11 шлюзовой камеры 1 не освободится полностью.As soon as the trailing edge of the previous glass, leaving the magazine 11 in the working chamber 3, makes room for the magazine 11 to be moved with the glass, the transverse feed sensor sends a signal to the control unit of the stepper motor 18, and it moves the magazine 11 by one position. After that, the glass feed mechanism 10 of the lock chamber 1 will work and the next glass will begin to move into the working chamber 3. This cycle is repeated until the magazine 11 of the lock chamber 1 is completely empty.

Стекло после прохождения рабочей камеры 3 попадает в соответствующее гнездо магазина 11 второй шлюзовой камеры 7. После срабатывания датчика 20, сигнализирующего, что стекло заняло штатное положение, магазин 11 переместится на одну позицию. Постепенно все стекла из магазина 11 первой шлюзовой камеры переместятся в магазин 11 второй шлюзовой камеры 7. После этого они меняются своими функциями, теперь вся партия стекла движется в обратном направлении, и при этом происходит нанесение очередного слоя покрытия.After passing through the working chamber 3, the glass enters the corresponding slot in the magazine 11 of the second lock chamber 7. After the sensor 20 is activated, it signals that the glass has reached its normal position, the magazine 11 moves one position. Gradually, all the glass from the store 11 of the first lock chamber will move to the store 11 of the second lock chamber 7. After that, they change their functions, now the entire batch of glass moves in the opposite direction, and the next coating layer is applied.

После выполнения очередной операции в устройстве производится замена газовой среды, переключение револьверных головок с магнетронами на соответствующие очередному слою покрытия катоды. Затем, в том же порядке, проводится следующая операция.After the next operation in the device, the gas medium is replaced, the turrets with magnetrons are switched to the cathodes corresponding to the next coating layer. Then, in the same order, the following operation is performed.

Применение такого принципа обработки позволяет сократить потери времени на холостые ходы, изменение состава газовой среды и простои неиспользуемых магнетронов. Стекла движутся с интервалом, определяемым соотношением скоростей перемещения магазина, стекла в магазине и в рабочей камере.The application of this processing principle can reduce idle time losses, changes in the composition of the gas medium and downtime of unused magnetrons. Glasses move with an interval determined by the ratio of the speeds of the store, glass in the store and in the working chamber.

Например, при производстве стекла с ТОП на основе серебра: Т102 [32 нм] - сплав Ni (80%) - Cr (20%) [1 нм] - Ag [10 нм] - сплав Ni-Cr [1 нм] - TiO2 [36 нм] достаточно трех револьверных головок, каждая из которых будет содержать как минимум два магнетрона. Учитывая, что износ катода для нанесения оксидных покрытий выше, катодов - источников оксида может быть установлено по два в каждой из револьверных головок, а в некоторых случаях и в трех магнетронах. Таким образом, при нанесении оксидного слоя все три револьверные головки работают как источники оксидов.For example, in the manufacture of glass with TOP based on silver: T102 [32 nm] - Ni alloy (80%) - Cr (20%) [1 nm] - Ag [10 nm] - Ni-Cr alloy [1 nm] - TiO 2 [36 nm], three turrets are enough, each of which will contain at least two magnetrons. Considering that the wear of the cathode for deposition of oxide coatings is higher, two cathodes - sources of oxide can be installed in each of the turrets, and in some cases in three magnetrons. Thus, when applying the oxide layer, all three turrets work as sources of oxides.

После завершения нанесения оксидного слоя на всю партию стекла, загруженного в устройство, производится переключение револьверных головок в следующем порядке. Первый магнетрон наносит барьерный слой - Ni-Cr, второй - отражающий слой - серебро, третий - второй барьерный слой - Ni-Cr. Эти три слоя накладываются за один проход и, что очень важно для качества таких покрытий, промежуток времени между их нанесением минимален. Если это условие не выполняется, происходит адсорбция атомов (молекул) остаточного кислорода из газовой среды рабочей камеры на поверхность первого барьерного слоя или окисление серебра. Это является браковочным признаком.After the deposition of the oxide layer on the entire batch of glass loaded in the device, the turrets are switched in the following order. The first magnetron applies a barrier layer - Ni-Cr, the second - a reflective layer - silver, the third - the second barrier layer - Ni-Cr. These three layers are superimposed in one pass and, which is very important for the quality of such coatings, the time interval between their application is minimal. If this condition is not satisfied, the adsorption of atoms (molecules) of residual oxygen from the gas medium of the working chamber to the surface of the first barrier layer or oxidation of silver. This is a rejection mark.

После завершения этой операции, как и после предыдущей, происходит смена газовой среды рабочей зоны, и все три револьверные головки переключаются на нанесение второго оксидного слоя.After this operation is completed, as well as after the previous one, the gas environment of the working zone changes, and all three turrets switch to applying a second oxide layer.

Claims (4)

1. Способ нанесения многослойных модифицирующих покрытий на листовое стекло методом плазменного напыления, заключающийся в пооперационном нанесении отдельных слоев покрытия при многократном проходе стекла через рабочую камеру с источниками плазмы, отличающийся тем, что в установку загружают всю подлежащую обработке партию листов стекла и каждую операцию нанесения слоев проводят последовательно над всеми листами партии, перемещая их через рабочую камеру непрерывным потоком с минимальным расстоянием между ними, затем заменяют газовую среду и/или источники плазмы и каждую последующую операцию нанесения слоев проводят также на всю обрабатываемую партию листов.1. The method of applying multilayer modifying coatings on sheet glass by plasma spraying, which consists in the step-by-step application of individual coating layers with multiple passage of glass through the working chamber with plasma sources, characterized in that the entire batch of glass sheets to be processed and each coating operation are loaded into the installation carried out sequentially over all sheets of the party, moving them through the working chamber in a continuous stream with a minimum distance between them, then replace the gas medium and / or plasma sources and each successive step of applying the layers is also carried out on the entire batch of processed sheets. 2. Устройство для нанесения многослойных модифицирующих покрытий на листовое стекло методом плазменного напыления, содержащее рабочую камеру с магнетронной распылительной системой, систему вакуумирования и напуска рабочего газа, шлюзовые камеры на входе и выходе рабочей камеры, отделенные от нее вакуумными затворами, механизм подачи листа стекла в рабочую камеру и перемещения его вдоль рабочей камеры, отличающееся тем, что каждая шлюзовая камера оснащена магазином, содержащим съемный сменный накопитель для размещения в нем более одного листа стекла и механизм шагового перемещения накопителя в поперечном относительно продольной оси рабочей камеры направлении, синхронизованный с механизмом подачи стекла в рабочую камеру.2. Device for applying multilayer modifying coatings on sheet glass by plasma spraying, containing a working chamber with a magnetron spray system, a vacuum system and a working gas inlet, lock chambers at the inlet and outlet of the working chamber, separated from it by vacuum gates, a glass sheet feeding mechanism the working chamber and moving it along the working chamber, characterized in that each airlock is equipped with a magazine containing a removable removable drive to accommodate more than one sheet of glass and indexing drive mechanism transversely relative to the longitudinal axis direction of the working chamber, synchronized with the feeding mechanism of the glass in the working chamber. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что съемный накопитель выполнен в виде каркаса с гнездами для размещения листов стекла, оснащенными роликами для перемещения листов стекла в рабочую камеру и обратно.3. The device according to claim 2, characterized in that the removable drive is made in the form of a frame with sockets for placing sheets of glass, equipped with rollers for moving sheets of glass into the working chamber and vice versa. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на входе рабочей камеры установлены два ионных источника с пучком ленточного типа по одному с каждой стороны стекла.4. The device according to claim 2, characterized in that at the entrance to the working chamber there are two ion sources with a band-type beam, one on each side of the glass.
RU2005135613/03A 2005-11-16 2005-11-16 Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass RU2297988C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005135613/03A RU2297988C1 (en) 2005-11-16 2005-11-16 Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005135613/03A RU2297988C1 (en) 2005-11-16 2005-11-16 Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2297988C1 true RU2297988C1 (en) 2007-04-27

Family

ID=38106910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005135613/03A RU2297988C1 (en) 2005-11-16 2005-11-16 Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2297988C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586937C1 (en) * 2014-11-25 2016-06-10 ОАО "Научно-исследовательский институт электронных приборов" Method for vacuum sputtering of topological thin-film pattern of hybrid microcircuit on substrate
RU2698028C2 (en) * 2013-06-10 2019-08-21 Вью, Инк. Glass tray for spray systems
US11688589B2 (en) 2013-06-10 2023-06-27 View, Inc. Carrier with vertical grid for supporting substrates in coater
RU222196U1 (en) * 2023-09-20 2023-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" System for precision automatic positioning of substrates for vacuum magnetron sputtering installation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698028C2 (en) * 2013-06-10 2019-08-21 Вью, Инк. Glass tray for spray systems
US11133158B2 (en) 2013-06-10 2021-09-28 View, Inc. Glass pallet for sputtering systems
US11424109B2 (en) 2013-06-10 2022-08-23 View, Inc. Carrier with vertical grid for supporting substrates in coater
US11688589B2 (en) 2013-06-10 2023-06-27 View, Inc. Carrier with vertical grid for supporting substrates in coater
RU2586937C1 (en) * 2014-11-25 2016-06-10 ОАО "Научно-исследовательский институт электронных приборов" Method for vacuum sputtering of topological thin-film pattern of hybrid microcircuit on substrate
RU222196U1 (en) * 2023-09-20 2023-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" System for precision automatic positioning of substrates for vacuum magnetron sputtering installation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4692233A (en) Vacuum coating apparatus
US5879519A (en) Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus
US5993614A (en) Method of manufacturing substrate with thin film, and manufacturing apparatus
EP0655515B2 (en) Magnetron sputtering apparatus and process
EP0716160B1 (en) Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus
EP1932937B1 (en) Film forming apparatus, film forming system, film forming method, and method for manufacturing electronic device or organic electroluminescence element
CN211005607U (en) In-line coater for depositing thin film coatings in vacuum
EP1497853A2 (en) Apparatus for depositing a multilayer coating on discrete sheets
US8070926B2 (en) Multi-chamber workpiece processing
WO2015149848A1 (en) System for substrate processing, vacuum rotation module for a system for substrate processing and method of operating a substrate processing system
RU2297988C1 (en) Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass
JP6438558B2 (en) Intaglio printing plate coating equipment
RU2437964C2 (en) Substrate holder and installation for application of coating by method of magnetron sputtering on its base
CA2346895C (en) Apparatus for flow-line treatment of articles in an artificial medium
Ludwig et al. Vacuum web coating-state of the art and potential for electronics
RU2261289C1 (en) Device for application of multi-layer current-conducting coats on articles made from dielectric materials and ion source for this device
CN101353778B (en) Sputtering type film coating apparatus and film coating method
CN100487156C (en) Metal plate belt vacuum film coating equipment
WO2017156614A1 (en) Vacuum assembly for applying thin-film coatings and method for applying optical coatings to same
CN101045988A (en) Production apparatus for surface modification of metal plate and band
CN2895436Y (en) Production equipment for metal plate-band surface modification
JP4058122B2 (en) Film forming apparatus for dielectric multilayer film for optical element
US20010017261A1 (en) Apparatus for coating substrates
KR100920901B1 (en) Multilayer thin film execution equipment and execution method of using of the same
JPH08269722A (en) Thin film forming device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071117

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171117