Advanced layer systems and coating techniques for large-area glass coatings by means of high-rate sputtering

Abstract

The application of high-rate sputtering for large-area glass coating aims at the improvement of the glass properties by antisolar and low-emissivity coatings. The first part of the present paper deals with a new low-emissivity coating, which is based on a so-called double-blocking layer arrangement for protection of the infrared-reflecting silver layer. Compared to conventional layer stacks an improved resistance against environmental attacks (humidity, salt, sulphur dioxide) is found. A new application of high-rate sputtering for glass coating is the manufacturing of conductive and semitransparent antireflective thin film systems for data display screens. A system based upon TiN layers is discussed. Layer stacks on glass mostly include dielectric films, which have to be deposited by reactive sputter processes. Process stability and layer quality may suffer from arc discharges. The second part of the paper deals with new developments for the improvement of process long-term stability. The operation principle of an arc suppressor interface for DC-reactive sputtering is explained. Finally a mid-frequency-powered twin magnetron for reactive sputter deposition of highly insulating films (SiO2, Si3N4, AI2O3) is presented, which enables long-term stable processes at very high deposition rates. Die Anwendung der Hochgeschwindigkeitszerstäubungstechnik zur großflächigen Beschichtung von Glas erfolgt überwiegend mit dem Ziel, dessen Sonnenschutz- und Wärmedämmeigenschaften zu verbessern. Im ersten Teil des vorliegenden Beitrags wird ein neues Wärmedämmschichtsystem mit niedrigem Emissionsgrad vorgestellt, das auf einer sogenannten Doppelblocker-Anordnung zum Schutz der infrarotreflektierenden Silberschicht basiert. Aus dem Vergleich mit herkömmlichen Systemen ergibt sich eine deutlich verbesserte Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen (Feuchtigkeit, Salz, SO2). Eine neue Anwendung der Hochgeschwindigkeitszerstäubung in der Glasbeschichtung ist die Herstellung von leitfähigen, teiltransparenten Antireflexschichten, die als Vorsatzscheiben für Datensichtgeräte eingesetzt werden. Ein auf TiN basierendes Schichtsystem wird diskutiert. Die meisten bei der Glasbeschichtung eingesetzten Schichtsysteme enthalten nichtleitende Komponenten, die in reaktiven Zerstäubungsprozessen erzeugt werden müssen. Prozeßstabilität und Schichtqualität werden dabei häufig durch Bogenentladungen beeinflußt. Der zweite Teil des Beitrags beschäftigt sich mit neuen Entwicklungen zur Verbesserung der Prozeßstabilität. Die Funktion eines sogenannten Arc Suppressor Interface für den Einsatz beim reaktiven Gleichspannungs-Zerstäuben wird erläutert. Weiterhin wird ein mit Mittelfrequenz betriebenes Zwillingsmagnetron für die reaktive Abscheidung hochisolierender Schichten (SiO2, Si3N4, AI2O3) vorgestellt. Es ermöglicht langzeitstabile Prozesse bei sehr hohen Beschichtungsraten.