RU2312170C2

RU2312170C2 - Device for deposition of the multilayered optical coatings

Info

Publication number: RU2312170C2
Application number: RU2005126101/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Шакирович Алиев (RU); Владимир Шакирович Алиев; Василий Николаевич Вотенцев (RU); Василий Николаевич Вотенцев; Юрий Иванович Хапов (RU); Юрий Иванович Хапов
Original assignee: Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук; Закрытое акционерное общество "Сибирский монокристалл-ЭКСМА"
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-12-10
Also published as: RU2005126101A

Abstract

FIELD: electronic industry; glass industry; other industries; devices for production of the multilayered optical coatings.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the device for deposition of the multilayered optical coatings and may be used at manufacture of the laser technology at development of the antireflecting coatings and the reflective coatings on the butt surfaces of the semiconductor lasers. The device contains two targets located in the vacuum chamber and two ion beam formers. In the vacuum chamber there is the multi-channel loading port (MCLP) with the substrates. The pairs including the ion beam former and the target are disposed on the opposite sides of the MCLP. The active gas stream former is made with the capability to form more than one stream and to realize feeding of the active gas particles streams to the different sides of the MCLP. The MCLP is capable to change positions of the substrates and to reorient their working surfaces concerning the pairs of the ion beam former and the target. In each indicated pair the target are executed in the form of the units amounting the unit of targets are made as the components composing the targets block with the capability of their mutual replacement or to be replaced by the designated for cleaning reflective target. The automatic control unit is electrically connected with the ion beam formers, the blocks of the targets, the active gas streams former and the MCLP. The invention is aimed at the increase of the efficiency of the production process and at improvement of reproducibility of the process of deposition of the coatings in the continuous production process.

EFFECT: the invention is aimed at the increase of the production process efficiency and improvement of reproducibility of the process of deposition of the coatings in the continuous production mode.

10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления оптических элементов и может быть использовано для нанесения покрытий на элементы лазерной оптики, активные лазерные кристаллы и нелинейно оптические кристаллы (НОК), и в частности, для создания просветляющих и отражающих покрытий на торцевых поверхностях полупроводниковых лазеров.The invention relates to a technology for manufacturing optical elements and can be used for coating elements of laser optics, active laser crystals and nonlinear optical crystals (NLC), and in particular, to create antireflective and reflective coatings on the end surfaces of semiconductor lasers.

Известно устройство для нанесения многослойных оптических покрытий (патент США №4915810, МПК: С23С 14/34), содержащее вакуумную камеру и размещенную в ней мишень, формирователь ионного пучка, выполненный с возможностью формирования ионного пучка в вакуумной камере, подачи ионного пучка на мишень, распыления частиц материала мишени, создания и направления потока их для формирования пленки на подложке, находящейся в вакууме. Мишень выполнена в виде матрицы наносимых на подложку материалов, представляющей собой диск, снабженный выемками цилиндрической формы двух сортов, характеризующимися большим и меньшим диаметром при одинаковой глубине выемок, с расположением в центре диска выемки большего диаметра, в радиальном направлении после которого последовательно выполнены кольцеобразная дорожка выемок меньшего диаметра, кольцеобразная дорожка выемок большего диаметра, и наконец, кольцеобразная дорожка чередующихся выемок меньшего и большего диаметра, при этом величина центрального угла со сторонами, проходящими через центры ближайших выемок одинакового диаметра равна 45°, а величина центрального угла со сторонами, проходящими через центры ближайших выемок разного диаметра равна 22,5°, с размещенными в выемках вставками из материалов, наносимых в виде пленок на подложку. Формирователь ионного потока выполнен в виде размещенной в камере ионной пушки, которая снабжена сеткой, причем конфигурация отверстий сетки подобрана с учетом конфигурации выемок мишени.A device for applying multilayer optical coatings (US patent No. 4915810, IPC: C23C 14/34) containing a vacuum chamber and a target placed therein, an ion beam former configured to form an ion beam in a vacuum chamber, supply an ion beam to the target, spraying particles of the target material, creating and directing their flow to form a film on a substrate in a vacuum. The target is made in the form of a matrix of materials deposited on a substrate, which is a disk equipped with recesses of a cylindrical shape of two grades, characterized by a larger and smaller diameter at the same depth of the recesses, with a larger diameter in the center of the recessed disk, in the radial direction after which an annular track of recesses is sequentially made smaller diameter, the annular track of the recesses of a larger diameter, and finally, the ring-shaped track of alternating recesses of a smaller and larger diameter, at Ohm, the value of the central angle with the sides passing through the centers of the nearest recesses of the same diameter is 45 °, and the value of the central angle with the sides passing through the centers of the nearest recesses of different diameters is 22.5 °, with inserts from materials applied in the form of films placed in the recesses on the backing. The ion flux shaper is made in the form of an ion gun placed in the chamber, which is equipped with a mesh, and the configuration of the mesh openings is selected taking into account the configuration of the recesses of the target.

Недостатками известного устройства являются, во-первых, низкая производительность технологического процесса, во-вторых, недостаточно высокая воспроизводимость процесса нанесения покрытий в непрерывном технологическом процессе.The disadvantages of the known device are, firstly, the low productivity of the process, and secondly, the insufficiently high reproducibility of the coating process in a continuous process.

При осуществлении посредством существующего оборудования метода ионно-лучевого распыления-осаждения характерна низкая скорость нанесения слоев, и, как следствие, низкая производительность. Для увеличения скорости нанесения прибегают к тому, что подложки приближают к мишени на минимально возможное расстояние.When using the existing equipment, the ion-beam sputter-deposition method is characterized by a low deposition rate, and, as a consequence, low productivity. To increase the deposition rate, they resort to the fact that the substrates are brought closer to the target at the minimum possible distance.

Однако это приводит к увеличению неоднородности нанесения покрытия. При требуемой однородности (допустимая неоднородность обычно не более 2%) рабочая площадь нанесения может составлять всего лишь несколько квадратных сантиметров, что существенно ограничивает апертуру оптического элемента, на которую можно нанести достаточно однородное оптическое покрытие, или уменьшает объем технологической загрузки (количества оптических элементов, напыляемых одновременно в одном процессе). Таким образом, приближение подложки к мишени не решает проблемы повышения производительности для известного технического решения.However, this leads to an increase in the heterogeneity of the coating. With the required uniformity (permissible heterogeneity is usually not more than 2%), the application area can be only a few square centimeters, which significantly limits the aperture of the optical element, which can be coated with a fairly uniform optical coating, or reduces the amount of technological load (the number of optical elements sprayed simultaneously in one process). Thus, approaching the substrate to the target does not solve the problem of increasing productivity for a known technical solution.

Невысокая воспроизводимость процесса нанесения покрытий связана с невозможностью осуществления термостабилизации мишени при проведении процесса нанесения покрытия в непрерывном режиме. Для достижения высокой точности нанесения слоев (воспроизводимости по толщине) требуется термостабилизация мишени, поскольку она подвергается тепловому воздействию со стороны ионного пучка. Отсутствие термостабилизации мишени приводит к снижению точности нанесения слоев на 10%. Для термостабилизации мишени необходимо прерывание технологического процесса на 10-15 мин.The low reproducibility of the coating process is associated with the impossibility of thermal stabilization of the target during the coating process in a continuous mode. To achieve high accuracy of the deposition of layers (reproducibility in thickness), thermal stabilization of the target is required, since it is subjected to thermal action from the side of the ion beam. The absence of thermal stabilization of the target reduces the accuracy of the deposition of layers by 10%. For thermal stabilization of the target, it is necessary to interrupt the process for 10-15 minutes.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для нанесения многослойных оптических покрытий (патент США №6063244, МПК: С23С 19/34), содержащее вакуумную камеру и размещенную в ней мишень, формирователь ионного пучка, выполненный с возможностью формирования ионного пучка в вакуумной камере, подачи ионного пучка на мишень, распыления частиц материала мишени, создания и направления потока их для формирования пленки на подложке, находящейся в вакууме, экран, установленный на пути отраженного ионного пучка от мишени для сбора отраженной части ионного пучка от мишени, порт откачки газов из камеры, соединенный с экраном, формирователь потока активного газа, выполненный с возможностью формирования потока активного газа в вакуумной камере, подачи активного газа на мишень и сбора экраном части потока активного газа, отраженной от мишени, формирователь защитного потока газа, выполненный с возможностью нейтрализации потоком вблизи подложки действия остаточного активного газа и примесей, второй экран, установленный на пути отраженного от подложки защитного потока газа, предназначенный для сбора этой части защитного потока газа, вытяжная труба, соединенная с экранами.The closest technical solution to the claimed is a device for applying multilayer optical coatings (US patent No. 6063244, IPC: C23C 19/34), containing a vacuum chamber and a target placed therein, an ion beam former configured to form an ion beam in a vacuum chamber, feeding the ion beam to the target, spraying particles of the target material, creating and directing their flow to form a film on a substrate in vacuum, a screen mounted on the path of the reflected ion beam from the target to boron of the reflected part of the ion beam from the target, a port for pumping gases from the chamber connected to the screen, an active gas flow generator configured to generate an active gas stream in the vacuum chamber, supply active gas to the target and collect part of the active gas stream reflected from the target by the screen , a protective gas flow former configured to neutralize the action of residual active gas and impurities by the flow near the substrate, a second screen mounted on the path of the protective gas reflected from the substrate current of gas for collecting this part of the shielding gas flow, exhaust pipe connected to the screens.

При осуществлении посредством существующего оборудования метода ионно-лучевого распыления-осаждения характерна низкая скорость нанесения слоев, и, как следствие, низкая производительность. Для увеличения скорости нанесения прибегают к тому, что подложки приближают к мишени на минимально возможное расстояние. Однако это приводит к увеличению неоднородности нанесения покрытия. При требуемой однородности (допустимая неоднородность обычно не более 2%) рабочая площадь нанесения может составлять всего лишь несколько квадратных сантиметров, что существенно ограничивает апертуру оптического элемента, на которую можно нанести достаточно однородное оптическое покрытие, или уменьшает объем технологической загрузки (количества оптических элементов, напыляемых одновременно в одном процессе). Таким образом, приближение подложки к мишени не решает проблемы повышения производительности для известного технического решения.When using the existing equipment, the ion-beam sputter-deposition method is characterized by a low deposition rate, and, as a consequence, low productivity. To increase the deposition rate, they resort to the fact that the substrates are brought closer to the target at the minimum possible distance. However, this leads to an increase in the heterogeneity of the coating. With the required uniformity (permissible heterogeneity is usually not more than 2%), the application area can be only a few square centimeters, which significantly limits the aperture of the optical element, which can be coated with a fairly uniform optical coating, or reduces the amount of technological load (the number of optical elements sprayed simultaneously in one process). Thus, approaching the substrate to the target does not solve the problem of increasing productivity for a known technical solution.

Невысокая воспроизводимость процесса нанесения покрытий связана с невозможностью осуществления термостабилизации мишени при проведении процесса нанесения покрытия в непрерывном режиме. Для достижения высокой точности нанесения слоев (воспроизводимости по толщине) требуется термостабилизация мишени, поскольку она подвергается тепловому воздействию со стороны ионного пучка. Отсутствие термостабилизации мишени приводит к снижению точности нанесения слоев на 10%. Для термостабилизации мишени необходимо прерывание технологического процесса на 10-15 мин.The low reproducibility of the coating process is associated with the impossibility of thermal stabilization of the target during the coating process in a continuous mode. To achieve high accuracy of the deposition of layers (reproducibility in thickness), thermal stabilization of the target is required, since it is subjected to thermal action from the side of the ion beam. The absence of thermal stabilization of the target leads to a decrease in the accuracy of the deposition of layers by 10%. For thermal stabilization of the target, it is necessary to interrupt the process for 10-15 minutes.

При напылении многослойного покрытия также необходима многократная смена мишени, поэтому неизбежна существенная потеря операционного времени как на смену мишени, так и на термостабилизацию мишени. Это особенно негативно проявляется при нанесении многослойных покрытий, когда число слоев может достигать от 5 (типичное антиотражающее покрытие) до 40 (зеркальное покрытие). Процесс нанесения слоев является циклическим процессом с затратами, составляющими более 30% операционного времени, на технологические операции, обеспечивающие точность и воспроизводимость нанесения оптического покрытия.When spraying a multilayer coating, a multiple change of the target is also necessary, therefore, a substantial loss of operating time is inevitable both for changing the target and for thermal stabilization of the target. This is especially negative when applying multilayer coatings, when the number of layers can reach from 5 (typical antireflection coating) to 40 (mirror coating). The process of applying layers is a cyclic process with costs accounting for more than 30% of the operating time for technological operations that ensure the accuracy and reproducibility of optical coating.

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- повышение производительности технологического процесса;- increase the productivity of the process;

- повышение воспроизводимости процесса нанесения покрытий в непрерывном технологическом режиме.- improving the reproducibility of the coating process in a continuous technological mode.

Технический результат достигается тем, что устройство для нанесения многослойных оптических покрытий, содержащее вакуумную камеру и размещенную в ней мишень, формирователь ионного пучка, выполненный с возможностью формирования ионного пучка в вакуумной камере, подачи его на мишень, распыления частиц материала мишени, создания и направления потока их для формирования пленки на подложке, находящейся в вакууме, формирователь потока активного газа, выполненный с возможностью формирования потока активного газа/частиц активного газа в вакуумной камере, дополнительно снабжено размещенной в вакуумной камере второй мишенью и формирователем ионного пучка, выполненным с возможностью формирования ионного пучка в вакуумной камере, подачи его на мишень, распыления частиц материала мишени, создания и направления потока их для формирования пленки на подложке, размещенным в вакуумной камере многоканальным загрузочным портом с находящимися в нем подложками, причем пары формирователь ионного пучка и мишень расположены по разные стороны многоканального загрузочного порта с возможностью формирования слоя из материала распыляемых частиц на рабочих поверхностях подложек, установленных в многоканальном загрузочном порту с ориентацией рабочей поверхности к той или иной паре формирователь ионного пучка и мишень, при этом формирователь потока активного газа выполнен с возможностью формирования более одного потока и осуществления подачи потоков частиц активного газа на разные стороны многоканального загрузочного порта, по направлению к рабочим поверхностям подложек, многоканальный загрузочный порт выполнен с возможностью изменения положения подложек и переориентации их рабочих поверхностей относительно пар формирователь ионного пучка и мишень, причем в каждой паре мишени распыляемого материала выполнены в виде элементов, составляющих блок мишеней с возможностью их взаимной смены или смены на предназначенную для очистки отражающую мишень ионы от формирователя ионного пучка в направлении многоканального загрузочного порта к рабочим поверхностям подложек, а также снабжено блоком автоматизированного управления, который электрически связан с формирователями ионных пучков, блоками мишеней, формирователем потоков активного газа и многоканальным загрузочным портом.The technical result is achieved by the fact that the device for applying multilayer optical coatings containing a vacuum chamber and a target placed therein, an ion beam former configured to form an ion beam in a vacuum chamber, supply it to the target, spray particles of the target material, create and direct the flow them to form a film on a substrate in a vacuum, an active gas flow former configured to form an active gas / active gas particle stream in a vacuum the smart camera is additionally equipped with a second target located in the vacuum chamber and an ion beam former configured to form an ion beam in the vacuum chamber, deliver it to the target, spray particles of the target material, create and direct their flow to form a film on the substrate placed in the vacuum the chamber with a multi-channel loading port with substrates located in it, and the pairs of the ion beam former and the target are located on opposite sides of the multi-channel loading port with the possible the possibility of forming a layer of material of the sprayed particles on the working surfaces of the substrates installed in a multi-channel loading port with the orientation of the working surface to one or another pair of ion beam former and target, while the active gas flow former is configured to generate more than one stream and to supply particle flows active gas on different sides of the multi-channel loading port, towards the working surfaces of the substrates, the multi-channel loading port is made with It is possible to change the position of the substrates and reorient their working surfaces relative to the pairs of the ion beam former and the target, and in each pair of targets the sprayed material is made in the form of elements that make up the target block with the possibility of their mutual exchange or change to ions intended for cleaning from the ion beam former in the direction of the multi-channel loading port to the working surfaces of the substrates, and is also equipped with an automated control unit, which is electrically connected to ion beam shapers, target blocks, active gas flow shaper, and a multi-channel loading port.

В устройстве выполнены два функциональных узла, система напыления, включающая в состав две пары формирователь ионного пучка и мишень, формирователь потоков активного газа и многоканальный загрузочный порт с находящимися в нем подложками, и система финишной очистки, включающая в состав две пары формирователь ионного пучка и отражающая мишень и многоканальный загрузочный порт с находящимися в нем подложками, причем системы связаны электрической связью с блоком автоматизированного управления.The device has two functional units, a sputtering system that includes two pairs of an ion beam former and a target, an active gas flow former and a multi-channel loading port with substrates inside it, and a final cleaning system that includes two pairs of an ion beam former and reflective the target and the multi-channel loading port with the substrates inside it, the systems being connected by electrical communication with the automated control unit.

В устройстве каждый формирователь ионного пучка выполнен в составе источника ионов, индивидуального резервуара рабочего газа, соединенного с источником ионов посредством трубки, или при этом источники ионов соединены посредством трубок с одним, общим, резервуаром рабочего газа, источник/источники ионов размещен/размещены в вакуумной камере, формирователь потоков активного газа выполнен в составе источников активного газа, резервуара/резервуаров активного газа, источники активного газа соединены с резервуаром/резервуарами активного газа посредством трубок, при этом источники активного газа размещены в вакуумной камере, многоканальный загрузочный порт выполнен в виде корпуса, каналов загрузки и датчиков толщины слоя, находящихся в близи корпуса в потоках распыленных частиц материала мишени и активного газа/частиц активного газа, подаваемых относительно сторон многоканального загрузочного порта к рабочим поверхностям подложек, при этом канал загрузки выполнен в виде полированной трубы, в которую вварена вставка с полостью и выполненным в ней держателем для установки подложки, канал снабжен закрывающими его экранами с прорезями в сторону мишеней, между экранами размещены заслонки, для осуществления вращательного движения канала с целью изменения положения подложки и переориентации ее рабочей поверхности относительно пар формирователь ионного пучка и мишень он снабжен приводом и шестеренками, для выдвижения канала из вакуумной камеры с целью извлечения подложки канал снабжен приводом, муфтой и винтом, в корпусе выполнена камера обработки, предназначенная для очистки рабочей поверхности подложек посредством высокочастотного плазменного разряда, снабженная резервуаром плазмообразующего газа и соединительной трубкой, а также форвакуумным насосом с трубкой, корпус многоканального загрузочного порта герметично соединен с фланцем, установленным на вакуумной камере, в корпусе также выполнено уплотнение Вильсона для герметизации каналов, вакуумная камера выполнена с возможностью откачки высоковакуумным насосом через трубопровод.In the device, each ion beam former is made up of an ion source, an individual working gas reservoir connected to an ion source by a tube, or while ion sources are connected by tubes to one common working gas reservoir, the ion source / sources are placed / placed in a vacuum chamber, the shaper of active gas flows is made up of active gas sources, an active gas reservoir / reservoirs, active gas sources are connected to an active reservoir / reservoirs gas through tubes, while the sources of active gas are placed in a vacuum chamber, the multi-channel loading port is made in the form of a housing, loading channels and layer thickness sensors located in the vicinity of the housing in streams of atomized particles of the target material and active gas / particles of active gas supplied relative to the sides multi-channel loading port to the working surfaces of the substrates, while the loading channel is made in the form of a polished pipe into which an insert is welded with a cavity and a holder made in it for ki of the substrate, the channel is equipped with closing screens with slots towards the targets, shutters are placed between the screens to rotate the channel in order to change the position of the substrate and reorient its working surface relative to the pairs, the ion beam former and the target are equipped with a drive and gears to extend the channel In order to remove the substrate from the vacuum chamber, the channel is equipped with a drive, a clutch and a screw; a processing chamber is made in the housing for cleaning the working surface of the substrate by means of a high-frequency plasma discharge, equipped with a plasma-forming gas reservoir and a connecting tube, as well as a fore-vacuum pump with a tube, the multi-channel loading port housing is hermetically connected to the flange mounted on the vacuum chamber, the Wilson seal is also made in the housing for sealing the channels, the vacuum chamber is made with the possibility pumping high-pressure pump through the pipeline.

В устройстве камера обработки выполнена в виде зоны в корпусе с электродами для инициирования плазменного разряда в полости вставки, выполненными на противоположных сторонах корпуса с возможностью их изолирования от корпуса изоляторами, и электродов для подведения ВЧ электрической мощности, изготовленных в виде колпачков на электродах, инициирующих плазменный разряд, камера обработки снабжена уплотнениями Вильсона, выполненными между вставкой и корпусом в нижней и верхней частях, предназначенными для обеспечения ее герметичности, как по отношению к атмосферному давлению, так и по отношению к высокому вакууму в камере.In the device, the processing chamber is made in the form of a zone in the housing with electrodes for initiating a plasma discharge in the insert cavity, made on the opposite sides of the housing with the possibility of their isolation from the housing by insulators, and electrodes for supplying RF electric power made in the form of caps on the electrodes initiating the plasma discharge, the treatment chamber is equipped with Wilson seals made between the insert and the housing in the lower and upper parts, designed to ensure its tightness, to with respect to the atmospheric pressure, and with respect to the high vacuum in the chamber.

В устройстве блок мишеней, содержащий мишени распыляемого материала и отражающую мишень, снабжен приводом вращения.In the device, the target block containing the target of the sprayed material and the reflecting target is provided with a rotation drive.

В устройстве блок автоматизированного управления выполнен в составе персонального компьютера с инсталлированной программой напыления, модуля питания, модуля управления заслонками, модуля мониторинга и модуля управления приводами, при этом модуль питания, модуль управления заслонками, модуль мониторинга и модуль управления приводами связаны с системами напыления и финишной очистки, а также указанные модули, кроме модуля питания, электрически связаны с персональным компьютером через порт интерфейса, причем модуль питания выполнен в составе двух блоков питания формирователей ионного пучка, электрически связанных с ними, и высоковольтного блока питания для отражающей мишени, электрически связанного с ней, модуль управления заслонками выполнен в составе пневмореле и связанного с ним блока управления прерывателями, который связан с портом интерфейса персонального компьютера, для управления пневмореле связано с заслонками каналов многоканального загрузочного порта, а для контроля положения заслонок выполнена их связь с блоком управления прерывателями, устройство мониторинга выполнено в составе двух мониторов, каждый из которых связан через интерфейс с персональным компьютером, а также каждый монитор связан с датчиком толщины слоя, модуль управления приводами выполнен в составе плат управления, каждая из которых связана через порт интерфейса с персональным компьютером и с управляемым ею приводом.In the device, the automated control unit is made up of a personal computer with the installed spraying program, power module, damper control module, monitoring module and actuator control module, while the power module, damper control module, monitoring module and actuator control module are connected to the spraying and finishing systems cleaning, as well as these modules, in addition to the power module, are electrically connected to the personal computer through the interface port, and the power module is made in when two ion power generators of the ion beam are electrically connected to them, and a high-voltage power supply for the reflecting target, electrically connected to it, the damper control module is made up of a pneumatic relay and an interruptor control unit connected to it, which is connected to the personal computer interface port, for the control of the pneumatic relay is connected with the shutters of the channels of the multi-channel loading port, and to control the position of the shutters, they are connected to the control unit of the breakers, the device can the iteration is made up of two monitors, each of which is connected via an interface to a personal computer, and also each monitor is connected to a layer thickness sensor, the drive control module is made up of control cards, each of which is connected through an interface port to a personal computer and to the one controlled by it driven.

Сущность изобретения поясняется нижеприведенным описанием и прилагаемыми фигурами. На Фиг.1 показана блок-схема системы нанесения многослойных оптических покрытий, где 1 - источник ионов, 2 - резервуар рабочего газа, 3 - трубка, 4 - формирователь ионного пучка, 5 - источник ионов, 6 - резервуар рабочего газа, 7 - трубка, 8 - формирователь ионного пучка, 9 - резервуар активного газа, 10 - источник активного газа, 11 - источник активного газа, 12 - формирователь потоков активного газа, 13 - трубка, 14 - многоканальный загрузочный порт, 15 - датчик толщины слоя, 16 - канал, 17 - слой, 18 - подложка, 19 - мишень, 20 - мишень, 21 - вакуумная камера. На Фиг.2 показан вид сечения одного из каналов, где 16 - канал, 17 - слой, 18 - подложка, 19 - мишень, 20 - мишень, 21 - вакуумная камера, 22 - корпус, 23 - фланец, 24 - вставка, 25 - полость, 26 - экран, 27 - заслонка, 28 - экран, 29 - привод, 30 - шестеренка, 31 - привод, 32 - муфта, 33 - винт, 34 - трубопровод, 35 - камера обработки, 36 - трубка, 37 - резервуар плазмообразующего газа, 38 - трубка. На Фиг.3 показан вид камеры обработки, где 18 - подложка, 22 - корпус, 24 - вставка, 25 - полость, 39 - электрод, 40 - электрод, 41 - изолятор, 42 - держатель, 43 - уплотнение Вильсона. На Фиг.4 представлена блок-схема системы финишной очистки поверхности отраженными ионами, где 1 - источник ионов, 2 - резервуар рабочего газа, 3 - трубка, 4 - формирователь ионного пучка, 5 - источник ионов, 6 - резервуар рабочего газа, 7 - трубка, 8 - формирователь ионного пучка, 14 - многоканальный загрузочный порт, 15 - датчик толщины слоя, 16 - канал, 17 - слой, 18 - подложка, 44 - отражающая мишень, 45 - изолятор. На Фиг.5 представлена конструкция блока мишеней, где 19, 20 - мишени, 44 - отражающая мишень, 45 - изолятор, 46 - держатель, 47 - водоохлаждаемое основание. На фиг.6 представлена структурная схема блока автоматизированного управления процессом напыления, где 48 - персональный компьютер, 49 - модуль питания, 50 - модуль управления заслонками, 51 - модуль мониторинга, 52 - модуль управления приводами, 53 - системы напыления и финишной очистки, 54 - блок питания, 55 - блок питания, 56 - высоковольтный блок питания, 57 - пневмореле, 58 - блок управления прерывателями, 59 - интерфейс, 60 - монитор, 61 - монитор, 62 - платы управления.The invention is illustrated by the description below and the accompanying figures. Figure 1 shows a block diagram of a system for applying multilayer optical coatings, where 1 is an ion source, 2 is a working gas reservoir, 3 is a tube, 4 is an ion beam former, 5 is an ion source, 6 is a working gas reservoir, 7 is a tube 8 - ion beam former; 9 - active gas reservoir; 10 - active gas source; 11 - active gas source; 12 - active gas flow former; 13 - tube; 14 - multi-channel loading port; 15 - layer thickness sensor; 16 - channel, 17 — layer, 18 — substrate, 19 — target, 20 — target, 21 — vacuum chamber. Figure 2 shows a sectional view of one of the channels, where 16 is the channel, 17 is the layer, 18 is the substrate, 19 is the target, 20 is the target, 21 is the vacuum chamber, 22 is the body, 23 is the flange, 24 is the insert, 25 - cavity, 26 - screen, 27 - shutter, 28 - screen, 29 - actuator, 30 - gear, 31 - actuator, 32 - coupling, 33 - screw, 34 - pipeline, 35 - processing chamber, 36 - tube, 37 - a plasma-forming gas reservoir, 38 - a tube. Figure 3 shows a view of the processing chamber, where 18 is the substrate, 22 is the body, 24 is the insert, 25 is the cavity, 39 is the electrode, 40 is the electrode, 41 is the insulator, 42 is the holder, 43 is the Wilson seal. Figure 4 presents a block diagram of a system for finishing cleaning the surface with reflected ions, where 1 is the ion source, 2 is the working gas reservoir, 3 is the tube, 4 is the ion beam former, 5 is the ion source, 6 is the working gas reservoir, 7 is tube, 8 — ion beam former, 14 — multichannel loading port, 15 — layer thickness gauge, 16 — channel, 17 — layer, 18 — substrate, 44 — reflective target, 45 — insulator. Figure 5 shows the design of the target block, where 19, 20 are targets, 44 is a reflective target, 45 is an insulator, 46 is a holder, 47 is a water-cooled base. Figure 6 presents a structural diagram of a unit for automated control of the spraying process, where 48 is a personal computer, 49 is a power module, 50 is a damper control module, 51 is a monitoring module, 52 is a drive control module, 53 is a spraying and finishing system, 54 - power supply unit, 55 - power supply unit, 56 - high-voltage power supply unit, 57 - pneumatic relay, 58 - circuit breaker control unit, 59 - interface, 60 - monitor, 61 - monitor, 62 - control boards.

В заявляемом изобретении предлагается решение существующей проблемы низкой производительности и воспроизводимости процесса нанесения многослойных оптических покрытий методом ионно-лучевого распыления-осаждения. Суть решения заключается в использовании вместо одной пары формирователь ионного пучка и мишень двух пар формирователь ионного пучка и мишень, при этом смена типа наносимого слоя осуществляется не путем замены одной мишени на другую, а путем разворота подложки рабочей поверхностью на другую пару формирователь ионного пучка и мишень, в которой мишень уже прошла процесс термостабилизации.The claimed invention proposes a solution to the existing problem of low productivity and reproducibility of the process of applying multilayer optical coatings by the method of ion beam spraying-deposition. The essence of the solution is to use instead of one pair the ion beam former and the target of two pairs, the ion beam former and the target, while the type of the applied layer is changed not by replacing one target with another, but by turning the substrate with the working surface to another pair of ion beam former and target , in which the target has already passed the process of thermal stabilization.

На первый взгляд может показаться, что производительность процесса можно повысить, используя только многоканальный загрузочный порт при одной паре формирователь ионного пучка и мишень. Однако в этом случае различия толщин и операционного времени, необходимого для напыления слоев на подложках в различных каналах, приведут к большим потерям операционного времени на ожидание. Другими словами, дизайн покрытия, то есть послойный состав многослойного оптического покрытия, который наносится медленно, будет тормозить нанесение быстрого, короткого по времени нанесения дизайна. В результате существующая производительность практически не претерпевает изменений.At first glance, it may seem that the productivity of the process can be improved by using only a multi-channel loading port with a single pair of ion beam former and target. However, in this case, differences in thicknesses and operational time required for spraying layers on substrates in different channels will lead to large losses of operational waiting time. In other words, the coating design, that is, the layered composition of the multilayer optical coating, which is applied slowly, will inhibit the application of a quick, short-time application of the design. As a result, existing performance is virtually unchanged.

Дополнительное введение второй пары формирователь ионного пучка и мишень радикально меняет существующую ситуацию. Наличие второй пары разносит по времени нанесение быстрых и медленных дизайнов по различным каналам многоканального загрузочного порта. Усложнение известного технического решения путем дополнительного введения второй пары формирователь ионного пучка и мишень и многоканального загрузочного порта полностью компенсируется существенным, более чем в 3 раза, повышением производительности процесса.The additional introduction of the second pair of the ion beam former and the target radically changes the existing situation. The presence of the second pair spans the application of fast and slow designs across the various channels of the multi-channel boot port. The complication of the known technical solution by the additional introduction of the second pair of the ion beam former and the target and the multi-channel loading port is fully compensated by a significant, more than 3 times, increase in the productivity of the process.

С другой стороны наличие в предлагаемом устройстве второй пары формирователь ионного пучка и мишень приводит к повышению воспроизводимости процесса нанесения покрытий. На воспроизводимость процесса оказывает существенное влияние стабильность геометрического фактора. Геометрический фактор определяется как отношение скорости нанесения слоя на подложку к скорости нанесения слоя на датчик толщины слоя. Если подложку и датчик толщины слоя разместить в одной и той же геометрической точке, то величина геометрического фактора будет составлять 100%. В предлагаемом устройстве величина геометрического фактора составляет 200-400% в зависимости от конкретного канала напыления. Воспроизводимость процесса характеризуется на высоком уровне, если уход геометрического фактора в результате работы мишени, то есть воздействии ионного пучка на мишень, составляет 2% и менее. В результате распыления мишени, например, в течение 5 минут уход геометрического фактора от заданной величины составляет 10%. Возвращение геометрического фактора к исходной величине осуществляется путем термостабилизации мишени. Таким образом, стабильность геометрического фактора и, следовательно, высокая воспроизводимость процесса нанесения оптических покрытий при условии непрерывности технологического процесса должна быть обусловлена наличием термостабилизации мишени.On the other hand, the presence of a second pair of the proposed device, the ion beam former and the target increases the reproducibility of the coating process. The reproducibility of the process is significantly affected by the stability of the geometric factor. The geometric factor is defined as the ratio of the rate of deposition of a layer on a substrate to the rate of deposition of a layer on a layer thickness sensor. If the substrate and the layer thickness sensor are placed at the same geometric point, then the value of the geometric factor will be 100%. In the proposed device, the value of the geometric factor is 200-400%, depending on the specific spraying channel. The reproducibility of the process is characterized at a high level if the departure of the geometrical factor as a result of the work of the target, that is, the action of the ion beam on the target, is 2% or less. As a result of sputtering a target, for example, within 5 minutes, the departure of the geometric factor from a given value is 10%. The return of the geometric factor to the initial value is carried out by thermal stabilization of the target. Thus, the stability of the geometric factor and, therefore, the high reproducibility of the process of applying optical coatings under the condition of continuity of the technological process should be due to the thermal stabilization of the target.

В предлагаемом устройстве в режиме непрерывного процесса нанесения покрытий термостабилизация мишени становится возможной за счет разворота подложки рабочей поверхностью на другую пару формирователь ионного пучка и мишень, в которой мишень уже прошла процесс термостабилизации. В то время как первая мишень проходит стадию термостабилизации, вторая мишень в это время находится в стадии распыления. В результате периодической смены мишени становится возможным поддержание стабильности геометрического фактора в непрерывном технологическом процессе.In the proposed device in the continuous coating process, the thermal stabilization of the target becomes possible due to the rotation of the substrate with the working surface onto another pair of ion beam former and the target, in which the target has already passed the thermal stabilization process. While the first target goes through the stage of thermal stabilization, the second target at this time is in the sputtering stage. As a result of the periodic change of the target, it becomes possible to maintain the stability of the geometric factor in a continuous technological process.

Таким образом, существенные преимущества, отраженные в указанном техническом результате, предлагаемого изобретения при использовании его для нанесения многослойных покрытий обусловлены:Thus, the significant advantages reflected in the specified technical result of the proposed invention when used for applying multilayer coatings are due to:

- проведением нанесения покрытия при термостабилизированных мишенях без потери операционного времени, так как при переходе от напыления одного слоя к напылению другого, производится не замена мишени, а разворот установленной в канале подложки на другую мишень, которая к данному моменту прошла термостабилизацию; работа с термостабилизированной мишенью дает более высокую точность и воспроизводимость процесса нанесения;- carrying out the coating with thermostabilized targets without loss of operational time, since when switching from spraying one layer to spraying another, the target is not replaced, but the substrate installed in the channel channel is turned onto another target, which has undergone thermal stabilization at this point; work with a thermostabilized target gives higher accuracy and reproducibility of the application process;

- снятием жесткой временной взаимосвязи между технологическим маршрутом напыления заданного дизайна и последовательностью смены мишеней, что позволяет организовать непрерывный во времени процесс напыления разнородных по дизайну оптических покрытий.- removal of the hard time relationship between the technological spraying route of a given design and the sequence of target changes, which allows you to organize a continuous process of spraying of optical coatings dissimilar in design.

Основными отличиями заявляемого по сравнению с известными техническими решениями являются введение дополнительной пары формирователь ионного пучка и мишень, использование разворота подложки вместо замены мишени при переходе к нанесению очередного слоя многослойного покрытия, введение многоканального устройства загрузки (многоканального загрузочного порта), расположенного между парами формирователь ионного пучка и мишень.The main differences of the claimed compared with the known technical solutions are the introduction of an additional pair of ion beam former and target, the use of substrate rotation instead of replacing the target when switching to the next layer of a multilayer coating, the introduction of a multi-channel loading device (multi-channel loading port) located between the pairs of the ion beam former and the target.

Устройство нанесения многослойных оптических покрытий содержит следующие основные конструктивные узлы: вакуумную камеру, две пары формирователь ионного пучка и блок мишеней, многоканальный загрузочный порт, формирователь потоков активного газа, блок автоматизированного управления устройством. Многоканальный загрузочный порт, блоки мишеней размещены в вакуумной камере. Формирователи ионных пучков и формирователь потоков активного газа предназначены для получения пучков и потоков в вакуумной камере, причем отдельные составляющие их элементы такие как, источник ионов, источник активного газа, размещены в вакуумной камере, а другие элементы, как резервуар рабочего газа, резервуар активного газа, вынесены за пределы вакуумной камеры. Пары формирователь ионного пучка и блок мишеней размещены по разные стороны многоканального загрузочного порта и выполнены с возможностью подачи пучка ионов на блок мишеней для распыления частиц материала мишени и формирования слоя на подложках, установленных в многоканальном загрузочном порту или направления к многоканальному загрузочному порту отражающей мишенью потока ионов для очистки. Формирователь потоков активного газа выполнен с возможностью подачи, например, двух потоков активных частиц на рабочие поверхности подложек, находящихся на разных сторонах многоканального загрузочного порта. Блок автоматизированного управления устройством электрически связан с формирователями ионных пучков, блоками мишеней, формирователем потоков активного газа, многоканальным загрузочным портом. Основными функциональными узлами предлагаемого устройства являются система напыления и система очистки. В систему напыления как функциональный узел входят: вакуумная камера, две пары формирователь ионного пучка и мишени распыляемого материала, выполненные в составе блока мишени, многоканальный загрузочный порт, формирователь потоков активного газа. В систему очистки как функциональный узел входят: вакуумная камера, две пары формирователь ионного пучка и отражающая мишень, выполненная в составе блока мишени, многоканальный загрузочный порт. Системы напыления и очистки электрически связаны с блоком автоматизированного управления.The device for applying multilayer optical coatings contains the following main structural units: a vacuum chamber, two pairs of an ion beam former and a target block, a multi-channel loading port, an active gas flow former, an automated device control unit. Multichannel loading port, target blocks are placed in a vacuum chamber. The ion beam shapers and the active gas flow shaper are designed to receive beams and flows in a vacuum chamber, the individual components comprising them, such as an ion source, an active gas source, being placed in a vacuum chamber, and other elements such as a working gas reservoir, an active gas reservoir taken out of the vacuum chamber. The pairs of the ion beam former and the target block are placed on opposite sides of the multi-channel loading port and are configured to supply an ion beam to the target block to spray particles of the target material and form a layer on substrates installed in the multi-channel loading port or directing the ion flux to the multi-channel loading port for the cleaning. The shaper of active gas flows is configured to supply, for example, two streams of active particles to the working surfaces of the substrates located on different sides of the multi-channel loading port. The automated control unit of the device is electrically connected to ion beam former, target blocks, active gas flow former, multi-channel loading port. The main functional units of the proposed device are a spraying system and a cleaning system. The spraying system as a functional unit includes: a vacuum chamber, two pairs of ion beam former and sputter material targets made as part of the target unit, a multi-channel loading port, active gas flow former. The cleaning system as a functional unit includes: a vacuum chamber, two pairs of an ion beam former and a reflecting target made as part of the target unit, a multi-channel loading port. The spraying and cleaning systems are electrically connected to the automated control unit.

В систему напыления предлагаемого устройства входят следующие конструктивные элементы (Фиг.1): источник ионов (1), резервуар рабочего газа (2), трубка (3), формирователь ионного пучка (4), источник ионов (5), резервуар рабочего газа (6), трубка (7), формирователь ионного пучка (8), резервуар активного газа (9), источник активного газа (10), источник активного газа (11), формирователь потоков активного газа (12), трубка (13), многоканальный загрузочный порт (14), датчик толщины слоя (15), каналы (16), мишень (19), мишень (20), вакуумная камера (21).The spraying system of the proposed device includes the following structural elements (Figure 1): an ion source (1), a working gas reservoir (2), a tube (3), an ion beam former (4), an ion source (5), a working gas reservoir ( 6), tube (7), ion beam former (8), active gas reservoir (9), active gas source (10), active gas source (11), active gas flow former (12), tube (13), multi-channel loading port (14), layer thickness sensor (15), channels (16), target (19), target (20), vacuum chamber (21).

Пары источник ионов (1) и мишень (19), источник ионов (5) и мишень (20) расположены по разные стороны многоканального загрузочного порта (14). Источники активного газа (10) и (11) расположены также по разные стороны многоканального загрузочного порта (14). Каналы (16) многоканального загрузочного порта (14) выполнены с возможностью установки в них подложек (18), являющихся оптическими элементами, позволяющей проводить напыление слоев (17) на рабочих поверхностях с двух сторон поочередно или одновременно.The pairs of ion source (1) and target (19), ion source (5) and target (20) are located on opposite sides of the multi-channel loading port (14). Sources of active gas (10) and (11) are also located on opposite sides of the multi-channel loading port (14). The channels (16) of the multi-channel loading port (14) are made with the possibility of installing substrates (18) in them, which are optical elements, which makes it possible to spray layers (17) on the working surfaces from two sides, alternately or simultaneously.

Формирователь ионного пучка (4), состоящий из источника ионов (1) и связанного с ним посредством трубки (3) резервуара рабочего газа (2), выполнен с возможностью подачи ионного пучка на мишень (19), распыления частиц материала мишени (19) и формирования слоя (17) на рабочей поверхности подложки (18), помещенной в многоканальный загрузочный порт (14).The ion beam former (4), consisting of an ion source (1) and a working gas reservoir (2) connected through a tube (3), is configured to feed the ion beam to the target (19), spray particles of the target material (19), and the formation of a layer (17) on the working surface of the substrate (18), placed in a multi-channel loading port (14).

Формирователь ионного пучка (8), состоящий из источника ионов (5) и связанного с ним посредством трубки (7) резервуара рабочего газа (6), выполнен с возможностью подачи ионного пучка на мишень (20), распыления частиц материала мишени (20) и формирования слоя (17) на рабочей поверхности подложки (18), помещенной в многоканальный загрузочный порт (14).The ion beam former (8), consisting of an ion source (5) and a working gas reservoir (6) connected by a tube (7), is configured to feed the ion beam to the target (20), spray particles of the target material (20), and the formation of a layer (17) on the working surface of the substrate (18), placed in a multi-channel loading port (14).

Формирователь потоков активного газа (12) состоит из источников активного газа (10) и (11) и связанного с ними посредством трубки (13) резервуара активного газа (9). При этом источники активного газа (10) и (11) выполнены с возможностью подачи потоков активного газа от формирователя (12) на подложки (18), расположенные в каналах (16) многоканального загрузочного порта (14). Потоки от формирователя потоков активного газа (12) подаются на разные стороны многоканального загрузочного порта (14).The active gas flow former (12) consists of active gas sources (10) and (11) and an active gas reservoir (9) connected through them (13). In this case, the active gas sources (10) and (11) are configured to supply active gas flows from the former (12) to substrates (18) located in the channels (16) of the multi-channel loading port (14). Streams from the active gas flow former (12) are fed to different sides of the multi-channel loading port (14).

Формирователи ионного пучка (4) и (8) предназначены для получения ионного пучка в вакуумной камере (21), направленного на мишень (19) и/или (20). Мишени (19) и (20) предназначены для распыления их ионными пучками, получения потоков частиц распыляемого материала, направленных на рабочие поверхности подложек (18), и являются источником материала напыляемых слоев (17). Формирователь потоков активного газа (12) предназначен для получения в вакуумной камере (21) потоков активного газа или потоков частиц активного газа, направленных на рабочие поверхности подложек (18).The ion beam former (4) and (8) are designed to produce an ion beam in a vacuum chamber (21) directed at the target (19) and / or (20). Targets (19) and (20) are intended to be sprayed with ion beams, to obtain streams of particles of the sprayed material directed to the working surfaces of the substrates (18), and are a source of material for the sprayed layers (17). The active gas flow generator (12) is designed to receive active gas flows or active gas particle flows directed to the working surfaces of the substrates (18) in a vacuum chamber (21).

Средствами реализации конструктивных элементов (1) и (5) являются источники ионов КЛАН-52М с монтажными фланцами и системой электропитания СЕФ-52М производства ЗАО «Платар» (г.Москва). Приведенный тип источников ионов также содержит и нейтрализатор, предназначенный для компенсации заряда ионного пучка.Means of implementation of structural elements (1) and (5) are KLAN-52M ion sources with mounting flanges and the SEF-52M power supply system manufactured by Platar CJSC (Moscow). The above type of ion sources also contains a converter designed to compensate for the charge of the ion beam.

Резервуары (2), (6), (9) изготовлены на основе баллонов высокого давления, редукторов и регуляторов газового потока РРГ-3-1Ф.Reservoirs (2), (6), (9) are made on the basis of high-pressure cylinders, reducers and gas flow regulators RRG-3-1F.

В качестве источников активного газа (10)и(11) могут быть, например, использованы источники атомарного кислорода (Thin Solid Films, 392 (2001), p.p.191-195).As sources of active gas (10) and (11), for example, atomic oxygen sources can be used (Thin Solid Films, 392 (2001), p.p.191-195).

В качестве мишеней (19) и (20) используют металлические пластины диаметром 140 мм, толщиной 6 мм, изготовленные из высокочистых материалов (поставщик: ООО «Техномет-Маркет», г.Подольск), а также кварцевые пластины тех же размеров, изготовленные из КУ-1 ГОСТ 15130-80 (поставщик: ЗАО «Опытное производство инновационно-технологического центра», г.Санкт-Петербург).As targets (19) and (20) metal plates with a diameter of 140 mm, a thickness of 6 mm, made of high-purity materials (supplier: LLC Tekhnomet-Market, Podolsk), as well as quartz plates of the same sizes made from KU-1 GOST 15130-80 (supplier: CJSC Pilot Production of Innovation and Technology Center, St. Petersburg).

Многоканальный загрузочный порт (14) выполнен с возможностью вращения каналов (16) таким образом, что подложки (18), размещенные в каналах (16) и находящиеся в потоках распыленных частиц материала мишени (19) и от источника активного газа (10), после разворота канала (16) своей рабочей стороной оказываются в потоках распыленных частиц материала мишени (20) и источника активного газа (11) и наоборот. Многоканальный загрузочный порт (14) представляет собой корпус с размещенными в нем каналами загрузки (16). Количество каналов (16) может варьироваться, например, от 2 до 5. Многоканальный загрузочный порт (14) снабжен расположенными вблизи корпуса двумя датчиками толщины слоя (15), находящимися в потоках распыленных частиц материала мишени (19)/(20) и соответствующих потоков от источников активного газа, предназначенными для измерения толщин наносимых слоев. В качестве датчиков толщины слоя (15) могут использоваться кварцевые микровесы или, например, датчик толщин и монитор ТМ-400 фирмы «МАХТЕК» (США).The multi-channel loading port (14) is configured to rotate the channels (16) so that the substrates (18) located in the channels (16) and located in the streams of atomized particles of the target material (19) and from the source of active gas (10), after the channel turn (16) with its working side is in the streams of atomized particles of the target material (20) and the source of active gas (11) and vice versa. The multi-channel boot port (14) is a housing with loading channels (16) located in it. The number of channels (16) can vary, for example, from 2 to 5. The multi-channel loading port (14) is equipped with two layer thickness sensors (15) located near the body located in the streams of atomized particles of the target material (19) / (20) and the corresponding flows from sources of active gas intended for measuring the thickness of the applied layers. As sensors for the thickness of the layer (15), quartz microbalances or, for example, a thickness sensor and a TM-400 monitor from MAKHTEK (USA) can be used.

Многоканальный загрузочный порт (14), мишени (19) и (20) расположены в вакуумной камере (21). Также в вакуумной камере (21) размещены источники ионов (1) и (5), источники активного газа (10) и (11), являющиеся составными элементами формирователей ионных пучков (4) и (8), и формирователя потоков активного газа (12), а резервуары (2), (6) и (9) вынесены за ее пределы (см. Фиг.1). Источник ионов (1) и источник активного газа (10) размещены с одной стороны многоканального загрузочного порта (14), а источники (5) и (11) размещены с другой стороны.The multi-channel loading port (14), targets (19) and (20) are located in the vacuum chamber (21). Also in the vacuum chamber (21) are placed ion sources (1) and (5), active gas sources (10) and (11), which are components of ion beam former (4) and (8), and active gas flow former (12) ), and the reservoirs (2), (6) and (9) are taken out of its limits (see Figure 1). An ion source (1) and an active gas source (10) are located on one side of the multi-channel loading port (14), and sources (5) and (11) are located on the other side.

Конструктивное выполнение многоканального загрузочного порта (14) позволяет извлекать датчики толщины слоя (15), а также подложки (18) без разгерметизации вакуумной камеры (21).The structural design of the multi-channel loading port (14) allows the extraction of layer thickness sensors (15), as well as the substrate (18) without depressurization of the vacuum chamber (21).

Подача газа из резервуара рабочего газа (2) или (6) к источнику ионов (1) или (5), соответственно, может быть осуществлена как индивидуально, так и из одного общего резервуара рабочего газа. То же самое касается осуществления подачи активного газа, направляемого в формирователь потоков активного газа (12) по трубке (13) из резервуара активного газа (9) к источникам активного газа (10) и (11).The gas supply from the working gas reservoir (2) or (6) to the ion source (1) or (5), respectively, can be carried out either individually or from one common working gas reservoir. The same applies to the supply of active gas directed to the active gas flow former (12) through a tube (13) from the active gas reservoir (9) to the sources of active gas (10) and (11).

Конструктивное выполнение канала (16) показано на Фиг.2. Вид сечения одного из каналов представлен со стороны источников ионов (1) и (5) в плоскости, перпендикулярной плоскости изображения на Фиг.1.The design of the channel (16) is shown in Fig.2. A cross-sectional view of one of the channels is presented from the side of the ion sources (1) and (5) in a plane perpendicular to the image plane in FIG. 1.

Канал загрузки непосредственно содержит трубу, корпус (22), вставку (24), полость (25), экран (26), заслонку (27), экран (28), привод (29), шестеренку (30), привод (31), муфту (32), винт (33).The loading channel directly contains a pipe, a housing (22), an insert (24), a cavity (25), a screen (26), a shutter (27), a screen (28), an actuator (29), a gear (30), an actuator (31) , coupling (32), screw (33).

Корпус (22), являющийся корпусом канала (16), многоканального загрузочного порта герметично соединен с фланцем (23), который установлен на вакуумной камере (21). Канал (16) выполнен в виде полированной трубы, в которую вварена вставка (24), имеющая полость (25) для установки подложки (18). Канал (16) снабжен закрывающими его экранами (26) и (28), в которых выполнены прорези в сторону мишеней (19) и (20). Между экранами (26) и (28) размещены заслонки (27) (на Фиг.2 левая заслонка открыта, правая - закрыта). Канал (16) выполнен с возможностью вращения вокруг центральной оси канала и с возможностью перемещения вдоль данной оси. Вращение осуществляется посредством привода (29) и шестеренок (30), а перемещение - посредством привода (31), муфты (32) и винта (33). В качестве приводов (29) и (30) используются шаговые двигатели ДШИ-200. В корпусе (22) выполнено уплотнение Вильсона для обеспечения герметизации канала (16). Трубопровод (34) предназначен для откачки высоковакуумным насосом, например турбомолекулярным марки 01АБ-1500-004, вакуумной камеры (21). В корпус (22) многоканального загрузочного порта (14) встроена предназначенная для очистки рабочей поверхности подложек (18) от загрязнений камера обработки (35), в которой зажигают высокочастотный (ВЧ) плазменный разряд. При этом плазмообразующий газ (О₂, N₂, Ar, Xe, CF₄ или их смеси) подается в камеру обработки (35) через трубку (36) резервуара плазмообразующего газа (37), который реализован также, как и резервуары (2), (6), (9). Для откачки камеры обработки (35) форвакуумным насосом, например 2НВР-5Д, выполнена трубка (38).The housing (22), which is the housing of the channel (16) of the multi-channel loading port is hermetically connected to the flange (23), which is mounted on the vacuum chamber (21). The channel (16) is made in the form of a polished pipe into which an insert (24) is welded, having a cavity (25) for mounting the substrate (18). The channel (16) is equipped with screens (26) and (28) closing it, in which slots are made in the direction of the targets (19) and (20). Between the screens (26) and (28) there are shutters (27) (in Fig. 2, the left shutter is open, the right one is closed). The channel (16) is made to rotate around the central axis of the channel and to move along this axis. Rotation is carried out by means of a drive (29) and gears (30), and movement is carried out by means of a drive (31), a coupling (32) and a screw (33). As drives (29) and (30), the DSHI-200 stepper motors are used. In the housing (22), a Wilson seal is made to provide sealing of the channel (16). The pipeline (34) is intended for pumping by a high vacuum pump, for example, a turbomolecular grade 01AB-1500-004, a vacuum chamber (21). A processing chamber (35), which is used to clean the working surface of the substrates (18) from dirt, is embedded in the housing (22) of the multi-channel loading port (14), in which a high-frequency (HF) plasma discharge is ignited. In this case, the plasma-forming gas (O ₂ , N ₂ , Ar, Xe, CF _4, or mixtures thereof) is supplied to the treatment chamber (35) through the tube (36) of the plasma-forming gas reservoir (37), which is implemented in the same way as the tanks (2) , (6), (9). To evacuate the treatment chamber (35) with a fore-vacuum pump, for example, 2NVR-5D, a tube (38) is made.

Конструктивное выполнение камеры обработки (35) показано на Фиг.3.A structural embodiment of the processing chamber (35) is shown in FIG. 3.

Камера обработки непосредственно представляет собой зону в корпусе (22) с электродами (39), электродами (40) и изоляторами (41).The processing chamber directly represents a zone in the housing (22) with electrodes (39), electrodes (40) and insulators (41).

Электроды (39) предназначены для инициирования плазменного разряда в полости (25) и выполнены на противоположных сторонах корпуса (22) с возможностью их изолирования от корпуса (22) изоляторами (41). Электроды (40) изготовлены в виде колпачков на электродах (39) и служат для подведения ВЧ электрической мощности к ним. Канал (16) выполнен с возможностью его установки, позволяющей производить позиционирование полости (25) во вставке (24) с держателем (42) подложки (18) в зоне камеры обработки (35). Уплотнения Вильсона (43), выполненные между вставкой (24) и корпусом (22) в нижней и верхней частях камеры обработки (35), предназначены для обеспечения ее герметичности как по отношению к атмосферному давлению, так и по отношению к высокому вакууму в камере (21).The electrodes (39) are designed to initiate a plasma discharge in the cavity (25) and are made on opposite sides of the housing (22) with the possibility of isolating them from the housing (22) by insulators (41). The electrodes (40) are made in the form of caps on the electrodes (39) and serve to supply high-frequency electric power to them. The channel (16) is made with the possibility of its installation, allowing positioning of the cavity (25) in the insert (24) with the holder (42) of the substrate (18) in the area of the processing chamber (35). Wilson seals (43), made between the insert (24) and the housing (22) in the lower and upper parts of the processing chamber (35), are designed to ensure its tightness both with respect to atmospheric pressure and with respect to high vacuum in the chamber ( 21).

В предлагаемом устройстве также предусмотрена финишная очистка рабочей поверхности подложек (18). На блок-схеме (Фиг.4) приведена система очистки поверхности подложек (18) отраженными ионами перед нанесением оптического покрытия. При этом ионная очистка возможна как с одной стороны, так и с другой стороны многоканального загрузочного порта (14). В систему финишной очистки входят:The proposed device also provides for the final cleaning of the working surface of the substrates (18). The block diagram (Figure 4) shows a system for cleaning the surface of substrates (18) with reflected ions before applying an optical coating. In this case, ion cleaning is possible both on the one hand and on the other side of the multi-channel loading port (14). The final cleaning system includes:

формирователь ионного пучка (4) или (8) или, как формирователь ионного пучка (4), так и формирователь (8), многоканальный загрузочный порт (14) с выполненными в нем каналами (16), в которых размещены обрабатываемые подложки (18), отражающая мишень (44), например диск диаметром 140 мм из циркония или алюминия высокой чистоты, изоляторы (45), например, из высоковольтной стеатитовой или циркониевой керамики.an ion beam former (4) or (8), or both an ion beam former (4) and a former (8), a multi-channel loading port (14) with channels (16) made in it, in which the processed substrates (18) are placed reflecting the target (44), for example a disk with a diameter of 140 mm made of zirconium or high-purity aluminum, insulators (45), for example, from high-voltage steatite or zirconium ceramics.

Формирователь(и) ионного пучка (4)/(8) или, как (4), так и (8), отражающая мишень (44), многоканальный загрузочный порт (14) выполнены с возможностью подачи от формирователя ионного пучка потока положительных ионов на отражающую мишень (44) и разворота отражением его в направлении к поверхности подложек (18), установленных в многоканальном загрузочном порту (14).The ion beam former (s) (4) / (8), or both (4) and (8), a reflecting target (44), and a multi-channel loading port (14) are configured to supply positive ion flow from the ion beam former a reflecting target (44) and a turn by reflecting it towards the surface of the substrates (18) installed in the multi-channel loading port (14).

Отражающая мишень (44) совмещена с мишенью (19)/(20) и изолирована от нее посредством изоляторов (45). Таким образом, отражающая мишень (44) и мишень распыляемого материала (19)/(20) являются конструктивными элементами блока мишеней, выполняющего две функции: источника потока распыляемых частиц (Фиг.1) и «зеркала», отражающего чистящий поток ионов.The reflecting target (44) is aligned with the target (19) / (20) and isolated from it by means of insulators (45). Thus, the reflecting target (44) and the target of the sprayed material (19) / (20) are the structural elements of the target block, which performs two functions: the source of the stream of sprayed particles (Figure 1) and the “mirror” reflecting the cleaning ion stream.

Конструкция блока мишеней показана на Фиг.5. Блок мишеней представляет собой несколько мишеней (19)/(20) и (44), закрепленных в держателе (46), вкрученном в водоохлаждаемое основание (47). Замена в позиции против источника ионов (1)/(5) одной мишени на другую выполняется путем разворота основания на 120° вокруг вертикальной оси. Разворот мишеней в блоках мишеней осуществляется за счет приводов (приводы вращения мишеней), в качестве которых также использованы шаговые двигатели ДШИ-200.The design of the target block is shown in FIG. 5. The target block consists of several targets (19) / (20) and (44) fixed in a holder (46) screwed into a water-cooled base (47). The substitution in the position against the ion source (1) / (5) of one target by another is performed by turning the base 120 ° around the vertical axis. The rotation of the targets in the target blocks is carried out due to the drives (target rotation drives), which also used the DSHI-200 stepper motors.

Устройство для нанесения многослойных оптических покрытий выполнено автоматизированным. Поскольку при полном использовании всех каналов необходимо следить за процессом нанесения 5 и более дизайнов покрытия, то для исключения ошибок оператора и упрощения управления работой устройства требуется автоматизация. Для каждого канала (16) составляется сценарий напыления, то есть последовательность действий, выполняемых по программе напыления. Сценарий напыления является входным файлом для программы напыления и загружается в персональный компьютер перед загрузкой подложки (18) в канал (16). Толщина слоев после расчета дизайнов покрытий задается в сценарии напыления.The device for applying multilayer optical coatings is made automated. Since the full use of all channels requires monitoring the application process of 5 or more coating designs, automation is required to eliminate operator errors and simplify device operation management. For each channel (16), a spraying scenario is compiled, that is, a sequence of actions performed by the spraying program. The spraying script is an input file for the spraying program and is downloaded to a personal computer before loading the substrate (18) into the channel (16). The thickness of the layers after calculating the coating designs is set in the spraying scenario.

Блок автоматизированного управления выполнен (см. Фиг.6) в составе персонального компьютера (ПК) (48) с инсталлированной программой напыления, входным файлом для которой является сценарий напыления, модуля питания (Блоки питания ФИ и ОМ) (49), модуля управления заслонками (Устройство управления заслонками) (50), модуля мониторинга (Устройство мониторинга) (51) и модуля управления приводами (52). При этом модуль питания (40), модуль управления заслонками (50), модуль мониторинга (51) и модуль управления приводами (52) электрически связаны с системами напыления и финишной очистки (53), а связь указанных модулей с персональным компьютером (48), кроме модуля питания (49), осуществляется через порт интерфейса персонального компьютера.The automated control unit is made (see Fig. 6) as part of a personal computer (PC) (48) with an installed spraying program, the input file for which is a spraying script, power module (FI and OM power supplies) (49), damper control module (Damper control device) (50), monitoring module (monitoring device) (51) and actuator control module (52). In this case, the power module (40), the damper control module (50), the monitoring module (51) and the actuator control module (52) are electrically connected to the spraying and finishing systems (53), and the connection of these modules with a personal computer (48), in addition to the power module (49), it is carried out through the interface port of a personal computer.

Системы напыления и финишной очистки (53) на Фиг.6 включают в себя размещенные в вакуумной камере (21): ФИ1, ФиИ - формирователи ионных пучков (4) и (8) соответственно; ФГ1 и ФГ2 - формирователь потоков активного газа (12); БМ1 и БМ2 - блоки мишеней, содержащие мишени (19) и (20) и ОМ - отражающую мишень; МЗП - многоканальный загрузочный порт (14); к1, ...к5 - каналы (16) загрузки; Д1, Д2 - датчики толщины слоя (15).The spraying and finishing systems (53) in FIG. 6 include those placed in a vacuum chamber (21): FI1, PhI - ion beam former (4) and (8), respectively; FG1 and FG2 — shaper of active gas flows (12); BM1 and BM2 — target blocks containing targets (19) and (20) and OM — reflective target; MZP - multichannel boot port (14); k1, ... k5 - loading channels (16); D1, D2 - layer thickness sensors (15).

В составе модуля питания (Блоки питания ФИ и ОМ) (49) выполнены два блока питания (54) и (55) формирователей ионного пучка (4) и (8) соответственно, электрически связанных с ними, и высоковольтный блок питания (56) для отражающей мишени (44), электрически связанный с ней. В качестве блоков питания (54) и (55) используют СЕФ-52М (ЗАО «Платар», г.Москва), в качестве высоковольтного блока питания (56) для отражающей мишени (44) - ТВ-2 (производство: Болгария).As part of the power supply module (FI and OM power supplies) (49), two power supply units (54) and (55) of ion beam former (4) and (8), respectively, electrically connected to them, and a high-voltage power supply unit (56) for reflecting target (44), electrically connected to it. SEF-52M (Platar CJSC, Moscow) is used as power supply units (54) and (55), TV-2 (production: Bulgaria) is used as a high-voltage power supply unit (56) for a reflective target (44).

Питание источников активного газа (10) и (11) формирователя потоков активного газа (12) осуществляется от отдельного источника питания.The active gas sources (10) and (11) of the active gas flow former (12) are supplied from a separate power source.

В составе модуля управления заслонками (Устройство управления заслонками) (50) выполнено пневмореле (57), электрически связанное с блоком управления прерывателями (БУП) (58), который связан с портом интерфейса (59) RS485 персонального компьютера (48). Данный модуль предназначен для управления заслонками (27) многоканального загрузочного порта (14) посредством сжатого воздуха, который поступает из пневмореле (57) при срабатывании его по сигналу блока управления прерывателями (58), связанного через порт интерфейса (59) с программой напыления персонального компьютера (48). Двойная связь модуля (50) с системами напыления и финишной очистки (53) обеспечивает возможность управления заслонками (27) посредством сжатого воздуха из пневмореле и контроля их положения посредством связи с блоком управления прерывателями (58).As part of the damper control module (Damper control device) (50), a pneumatic relay (57) is made that is electrically connected to the breaker control unit (BUP) (58), which is connected to the RS485 interface port (59) of a personal computer (48). This module is designed to control the shutters (27) of the multi-channel loading port (14) by means of compressed air that comes from the pneumatic relay (57) when it is triggered by a signal from the interrupter control unit (58) connected via the interface port (59) to the personal computer spraying program (48). The double connection of the module (50) with the spraying and finishing systems (53) provides the ability to control the dampers (27) by means of compressed air from the pneumatic relay and control their position by means of communication with the control unit of the breakers (58).

В составе модуля мониторинга (Устройство мониторинга) (51) выполнены два монитора (60) и (61), электрически связанные через порт интерфейса (59) RS485 с персональным компьютером (48). Модуль (51) предназначен для снятия сигналов с кварцевых датчиков толщины (15) многоканального загрузочного порта (14) и передачи данных о толщине слоев в программу напыления персонального компьютера (48), откуда поступает информация о номере слоя, который наносится на подложку. При этом каждый из мониторов (60) и (61) ТМ400 подсоединен к системе напыления и финишной очистки (53), то есть к своему датчику толщины слоя (15).The monitoring module (Monitoring device) (51) includes two monitors (60) and (61), which are electrically connected through the interface port (59) of RS485 to a personal computer (48). Module (51) is designed to take signals from quartz thickness sensors (15) of a multi-channel loading port (14) and transfer data on layer thicknesses to a personal computer spraying program (48), from which information about the number of the layer that is applied to the substrate is received. Moreover, each of the monitors (60) and (61) TM400 is connected to the spraying and finishing system (53), that is, to its layer thickness sensor (15).

Модуль управления приводами (52) содержит платы управления (62), электрически соединенные через порт интерфейса (59) с персональным компьютером (48). Модуль (52) предназначен для управления приводами вращения вокруг центральной оси канала (16) загрузки и перемещения его вдоль данной оси (приводами (29) и (31)), а также управления приводами вращения мишеней при выполнении программы напыления и электрически связан с системами напыления и финишной очистки (53) посредством связи плат управления SMD с ДШИ (шаговыми двигателями, которые используются в качестве приводов).The drive control module (52) contains control boards (62) electrically connected via an interface port (59) to a personal computer (48). Module (52) is designed to control the rotation drives around the central axis of the loading channel (16) and move it along this axis (drives (29) and (31)), as well as control the target rotation drives during the spraying program and is electrically connected to the spraying systems and finish cleaning (53) by connecting the SMD control boards to the LSI (stepper motors that are used as drives).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После химико-механической подготовки оптических поверхностей кристаллов, которые являются подложками (18), их устанавливают в держатели (42) и вставляют в полости (25) вставок (24) каналов (16). Предварительно в программу напыления загружают сценарий напыления. Посредством программы напыления запускают приводы (29) и (31). Полости (25) вставок (24) с установленными подложками (18) в держателях (42) при продвижении вставок (24) по каналу (16) многоканального загрузочного порта (14) откачиваются и позиционируются в зоне камеры обработки (35) (Фиг.3). После откачки камеры обработки (35) форвакуумным насосом через трубку (38) в камеру обработки (35) через трубку (36) из резервуара плазмообразующего газа (37) подают, например, смесь O₂ и Ar, между электродами (39) в полости (25) зажигают ВЧ плазменный разряд посредством подведения ВЧ электрической мощности к электродам (40). После окончания обработки подложки (18) продвигают в позицию, в которой проводят нанесение многослойного оптического покрытия (Фиг.2).After chemical-mechanical preparation of the optical surfaces of the crystals, which are the substrates (18), they are installed in the holders (42) and inserted into the cavity (25) of the inserts (24) of the channels (16). Previously, the spraying script is loaded into the spraying program. By means of the spraying program, the drives (29) and (31) are started. The cavities (25) of the inserts (24) with the installed substrates (18) in the holders (42) when the inserts (24) are advanced along the channel (16) of the multi-channel loading port (14) are pumped out and positioned in the zone of the processing chamber (35) (Figure 3 ) After evacuation of the treatment chamber (35) with a foreline pump through the tube (38), for example, a mixture of O ₂ and Ar is supplied from the plasma-forming gas reservoir (37) through the tube (36) from the plasma-forming gas reservoir (37) between the electrodes (39) in the cavity ( 25) ignite the HF plasma discharge by supplying the HF electric power to the electrodes (40). After processing the substrate (18) is promoted to the position in which the application of the multilayer optical coating is carried out (Figure 2).

Вакуумную камеру (21) откачивают высоковакуумным насосом.The vacuum chamber (21) is pumped out by a high vacuum pump.

Перед нанесением покрытия предварительно проводят финишную очистку (Фиг.4). При первичной финишной очистке предусматривается обработка как подложек (18), так и датчиков толщины слоя (15). Проводят, например, финишную очистку со стороны многоканального загрузочного порта (14), на которую возможна подача ионного пучка от блока мишеней (19) и (44). Для этого от формирователя ионного пучка (4) подают на отражающую мишень (44) поток положительно заряженных ионов. На мишень (44) при этом подают положительный потенциал, величина которого на 50÷400 В выше величины, соответствующей энергии ионов пучка. Образуется поток отраженных ионов, направляемый мишенью (44) на поверхности, которые необходимо очистить перед напылением. Величина энергии ионного пучка для финишной очистки выбирается 300÷1500 эВ.Before applying the coating, preliminary cleaning is carried out (Figure 4). During the initial final cleaning, processing of both the substrates (18) and the layer thickness sensors (15) is provided. For example, a final cleaning is carried out from the side of the multi-channel loading port (14), to which the ion beam can be supplied from the target block (19) and (44). For this, a stream of positively charged ions is supplied from the ion beam former (4) to the reflecting target (44). In this case, a positive potential is supplied to the target (44), the value of which is 50–400 V higher than the value corresponding to the energy of the beam ions. A stream of reflected ions forms, directed by the target (44) on the surface, which must be cleaned before sputtering. The value of the ion beam energy for final cleaning is selected 300 ÷ 1500 eV.

Подают питание к источнику активного газа (10).They supply power to a source of active gas (10).

Затем приступают к выполнению программы напыления, то есть непосредственно к нанесению слоев (17) покрытия на подложках (18). Устанавливают требуемую по дизайну оптического покрытия мишень (19). Включают источник ионов (1). Устанавливается режим распыления мишени (19). Программой фиксируется по датчику толщины слоя (15) начальное значение толщины и открывается заслонка (27) со стороны мишени (19). После достижения требуемой по дизайну толщины напыляемого слоя (17) заслонка закрывается. В первом канале (16) программой напыления подложка (18) разворачивается на 180° посредством привода (29) и шестеренок (30).Then they begin to carry out the spraying program, that is, directly to the application of coating layers (17) on the substrates (18). Set the target required by the design of the optical coating (19). Include a source of ions (1). The target sputtering mode is set (19). The program records the initial thickness value using the layer thickness sensor (15) and opens the shutter (27) from the target side (19). After reaching the required design thickness of the sprayed layer (17), the shutter closes. In the first channel (16), the deposition program (18) expands through 180 ° by means of a drive (29) and gears (30).

Программа напыления устанавливает мишень (19) другого распыляемого материала и запускает процесс напыления второго слоя на подложку (18), находящуюся во втором канале (16). Одновременно с операцией напыления второго слоя (17) во втором канале (16), в первом канале (16) со стороны мишени (20) проводится финишная обработка поверхности подложки (18), на которой присутствует первый слой (17), отраженными ионами от мишени (44) (Фиг.4).The spraying program sets the target (19) of another sprayed material and starts the process of spraying the second layer on the substrate (18) located in the second channel (16). Simultaneously with the operation of spraying the second layer (17) in the second channel (16), in the first channel (16) from the target side (20), the surface of the substrate (18) is finished, on which the first layer (17) is present, reflected by ions from the target (44) (Figure 4).

После завершения финишной обработки подложки (18) в первом канале (16) происходит замена отражающей мишени (44) на мишень (20) распыляемого материала, требуемого по дизайну покрытия и наносится второй слой (17) покрытия на подложку (18).After finishing processing of the substrate (18) in the first channel (16), the reflecting target (44) is replaced by the target (20) of the sprayed material required by the coating design and a second coating layer (17) is applied to the substrate (18).

Далее программа напыления разворачивает подложки (18) к тем парам источник ионов и мишень, которые предписаны сценарием, устанавливает мишень распыляемого материала, требуемого по дизайну покрытия, и проводит напыление остальных слоев многослойных оптических покрытий.Next, the deposition program unfolds the substrates (18) to the pairs of the ion source and the target, which are prescribed by the scenario, sets the target of the sprayed material required by the coating design, and sprays the remaining layers of multilayer optical coatings.

В процессе напыления возникают конфликты между сценариями напыления для различных каналов. Для разрешения конфликтов сценариев в программе напыления установлены приоритеты. После окончания напыления, например, во втором канале программа напыления управляет выдвижением вставки (24) с полостью (25), в которой расположена подложка (18), из зоны напыления через камеру обработки (35) посредством привода (31) наружу. Держатель (42) с подложкой (18) извлекается из канала загрузки (16). Стенки полости (25) очищаются от остатков напыляемого материала, полость (25) обеспыливается и таким образом подготавливается для очередной загрузки. Далее возможно продолжение нанесения многослойного оптического покрытия на подложки, загруженные в освободившиеся каналы без остановки всего технологического процесса.In the spraying process, conflicts arise between spraying scenarios for different channels. To resolve script conflicts in the spraying program, priorities are set. After the spraying is completed, for example, in the second channel, the spraying program controls the extension of the insert (24) with the cavity (25) in which the substrate (18) is located, from the spraying zone through the processing chamber (35) through the drive (31) to the outside. The holder (42) with the substrate (18) is removed from the loading channel (16). The walls of the cavity (25) are cleaned of the remnants of the sprayed material, the cavity (25) is dust-free and thus prepared for the next load. Further, it is possible to continue applying a multilayer optical coating on substrates loaded into the freed channels without stopping the entire process.

Таким образом, данное устройство позволяет в едином технологическом процессе напылять многослойные оптические покрытия с различными дизайнами и габаритами НОК с соблюдением условия непрерывности процесса и высокой воспроизводимости его.Thus, this device allows in a single technological process to spray multilayer optical coatings with various designs and dimensions of the NOC in compliance with the continuity of the process and its high reproducibility.

Claims

1. Device for applying multilayer optical coatings containing a vacuum chamber and a target placed therein, an ion beam shaper configured to form an ion beam in a vacuum chamber, supply it to the target, spray particles of the target material, create and direct them to form a film on a substrate in a vacuum, an active gas flow former configured to form an active gas / active gas active gas particles in a vacuum chamber, characterized in it is additionally equipped with a second target located in the vacuum chamber and an ion beam former configured to form an ion beam in the vacuum chamber, deliver it to the target, spray particles of the target material, create and direct their flow to form the film on the substrate, placed in the vacuum chamber with multichannel a loading port with substrates in it, and the pairs of ion beam former and target are located on opposite sides of the multichannel loading port with the possibility of the formation of a layer of material of the sprayed particles on the working surfaces of the substrates installed in a multi-channel loading port with the orientation of the working surface to one or another pair of ion beam former and target, while the active gas flow former is configured to generate more than one flow and feed active particles active gas on different sides of the multi-channel loading port, towards the working surfaces of the substrates, the multi-channel loading port is made with the possibility the ability to change the position of the substrates and the reorientation of their working surfaces relative to the pairs of the ion beam former and the target, and in each pair of targets the sprayed material is made in the form of elements that make up the target block with the possibility of their mutual exchange or change to the target intended for cleaning, reflecting ions from the ion former beam in the direction of the multi-channel loading port to the working surfaces of the substrates, and is also equipped with an automated control unit, which is electrically connected to ion beam trimmers, target blocks, active gas flow former and multichannel loading port.

2. The device according to claim 1, characterized in that the two pairs of the ion beam former and the target, the active gas flow former and the multi-channel loading port with the substrates located therein form a functional unit — the sputtering system, and the two pairs of the ion beam former and reflective target and the multichannel loading port with the substrates inside it forms a second functional unit - a finish cleaning system, and the systems are electrically connected to the automated control unit.

3. The device according to claim 1, characterized in that each ion beam former consists of an ion source, an individual working gas reservoir connected to an ion source by a tube, or an ion source connected by tubes to one, common, working gas reservoir, this source / sources of ions placed / placed in a vacuum chamber, and the shaper of the active gas flows consists of sources of active gas and reservoir / tanks of active gas, while the sources of active gas are placed in a vacuum chamber and connected to the reservoir / reservoirs of active gas by means of tubes, a multi-channel loading port consists of a housing, loading channels and layer thickness sensors located near the housing in the streams of atomized particles of target material and active gas / active particles of active gas supplied relative to the sides of the multi-channel loading port to the working surfaces of the substrates, while the loading channel is made in the form of a polished pipe into which an insert is welded with a cavity and a holder for installation in it substrates, the channel is equipped with closing screens with slots towards the targets, flaps are placed between the screens to rotate the channel in order to change the position of the substrate and reorient its working surface relative to the pairs, the ion beam former and the target are equipped with a drive and gears to extend the channel from in order to remove the substrate, the channel is equipped with a drive, a clutch and a screw; a processing chamber is designed in the housing for cleaning the working surface of the substrates by means of a high-frequency plasma discharge, equipped with a plasma-forming gas reservoir and a connecting tube, as well as a fore-vacuum pump with a tube, the multi-channel loading port housing is hermetically connected to the flange mounted on the vacuum chamber, the Wilson seal is also made in the housing for sealing the channels, the vacuum chamber is pumped out high vacuum pump through the pipeline.

4. The device according to claim 2, characterized in that each ion beam former consists of an ion source, an individual working gas reservoir connected to an ion source by a tube, or an ion source connected by tubes to one, common, working gas reservoir, this source / sources of ions placed / placed in a vacuum chamber, and the shaper of the active gas flows consists of sources of active gas, tank / tanks of active gas, sources of active gas are connected to the tank / reserve with active gas arrays by means of tubes, while the sources of active gas are placed in a vacuum chamber, the multi-channel loading port consists of a housing, loading channels and layer thickness sensors located in the vicinity of the housing in the streams of atomized particles of target material and active gas / active particles of active gas supplied relative to the sides of the multi-channel loading port to the working surfaces of the substrates, while the loading channel is made in the form of a polished pipe, into which an insert is welded with a cavity and holder for mounting the substrate, the channel is equipped with closing screens with slots towards the targets, shutters are placed between the screens to rotate the channel in order to change the position of the substrate and reorient its working surface relative to the pairs, the ion beam former and the target are equipped with a gear and gears, for channel extension from the vacuum chamber in order to remove the substrate, the channel is equipped with a drive, a coupling and a screw, a processing chamber is designed in the housing for cleaning the surface of the substrates by means of a high-frequency plasma discharge, equipped with a plasma-forming gas reservoir and a connecting tube, as well as a fore-vacuum pump with a tube, the multi-channel loading port housing is hermetically connected to the flange mounted on the vacuum chamber, the Wilson seal is also made in the housing for sealing the channels, the vacuum chamber is made with the possibility of pumping high-pressure pump through the pipeline.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized in that the processing chamber is made in the form of a zone in the housing with electrodes for initiating a plasma discharge in the insert cavity, made on opposite sides of the housing with the possibility of their isolation from the housing by insulators, and electrodes for supplying RF electric power, made in the form of caps on the electrodes that initiate a plasma discharge, the processing chamber is equipped with Wilson seals made between the insert and the housing in the lower and upper parts, designed to bespechenii its tightness, both in relation to atmospheric pressure, and with respect to the high vacuum in the chamber.

6. The device according to claim 1, characterized in that the target block containing the target of the sprayed material and the reflecting target is equipped with a rotation drive.

7. The device according to claim 2, characterized in that the target block containing the target of the sprayed material and the reflecting target is equipped with a rotation drive.

8. The device according to claim 3, characterized in that the target block containing the target of the sprayed material and the reflecting target is equipped with a rotation drive.

9. The device according to claim 4, characterized in that the target block containing the target of the sprayed material and reflecting the target is equipped with a rotation drive.

10. A device according to any one of claims 1 to 4, or 6-9, characterized in that the automated control unit is made up of a personal computer with an installed spraying program, a power module, a damper control module, a monitoring module and actuator control module, the power module, the damper control module, the monitoring module and the actuator control module are connected to the spraying and finishing systems, and these modules, in addition to the power module, are electrically connected to the personal computer via the port interface, and the power module is made up of two power supply units of the ion beam formers, electrically connected to them, and a high-voltage power supply unit for the reflective target, electrically connected to it, the damper control module is made up of a pneumatic relay and associated breaker control unit, which is connected with a personal computer interface port, for controlling a pneumatic relay, it is connected with the shutters of the channels of the multi-channel loading port, and for monitoring the position of the shutters, they are connected with the breaker control locus, the monitoring device is made up of two monitors, each of which is connected via an interface to a personal computer, and each monitor is connected to a layer thickness sensor, the drive control module is made up of control cards, each of which is connected through a personal interface port a computer and with a drive controlled by it.