CN101270467A

CN101270467A - 制备ar膜的生产线

Info

Publication number: CN101270467A
Application number: CNA2007100736301A
Authority: CN
Inventors: 许生; 徐升东; 高文波; 谭晓华; 曹志刚; 郭祖华; 谢建军
Original assignee: Shenzhen Haowei Vacuum Photoelectron Holding Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN HIVAC DISPLAY TECHNOLOGY CO.,LTD.
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: CN100594256C

Abstract

一种制备AR膜的生产线，设有进出片真空室、过渡真空室、高真空室、镀膜真空室、折返前过渡真空室、折返真空室和设置在真空室内的基片架进、出片传送装置，其中在进出片真空室有进出片旋转门阀，在进出片真空室与过渡真空室之间、高真空室与镀膜室之间分别有高真空插板门阀，在各真空室的法兰上分别开有窄型法兰口；在所有镀膜真空室的进片传送装置与出片传送装置之间有带抽气口的防溅射隔板；在镀膜真空室上有两套柱状磁控溅射源；高真空室内有低温气体吸附冷板；在折返前过渡真空室有膜层质量在线检测仪器；进出片真空室和折返真空室分别连接有初抽真空泵组；高真空室、镀膜真空室、过渡真空室、折返真空室分别配置有分子泵。

Description

制备AR膜的生产线

技术领域

本发明涉及一种柱状磁控溅射阴极制备AR膜专用生产线。

背景技术

目前为止磁控溅射法是一种可以做到大面积均匀沉积高质量膜层的方法。而且也是最容易推广和工业化的一种方法。因此，这种方法在制备高档次、高质量的减反射〔AR〕膜产品上也应用相当广泛，而且在此基础上对产品的产能和质量以及工艺的可调性方面提出了更高的要求。鉴于此，国内也出现了很多专门制备减反射〔AR〕膜玻璃的磁控溅射连续镀膜生产线。早期的生产线采用了卧式结构，通常的方式是镀膜基片在上方，磁控溅射靶在镀膜基片的下方进行向上溅射沉积从而避免真空室内的靶灰及粉尘对膜层的影响。

对于平板显示用减反射〔AR〕膜，现在采用的生产线形式多为直线立式结构。目前市场上镀膜的尺寸规格繁多，相同尺寸的显示器由于边框不一致使得〔AR〕玻璃的尺寸出现差异。所以应该要求尽量满足大尺寸减反射〔AR〕膜玻璃制备的要求。目前，大多数的厂商需要双面减反射〔AR〕膜玻璃，对生产效率以及工艺稳定性等方面提出了更高的要求。传统的生产线结构就暴露出相应的弱点：①、由于完成一次工艺路线只能进行玻璃基片的单面镀膜，基片架返回轨道在真空箱体外会造成基片架和玻璃基片的污染，影响到第二面的镀膜质量；②、进出片室分隔在生产线的两端，增加整条生产线的占地面积和净化车间面积造成成本的提升；③、现在生产线多用平面磁控溅射源，靶材的利用率低，减少生产线可连续运行时间，另外平面靶『喷灰』现象较严重，影响了膜层沉积质量；④、这种生产线由于两端都有真空过渡室和进〔出〕片室，造成生产线长度和相应配套真空泵组的增加使得成本进一步的提升；⑤、生产线上没有配备相应的膜层质量在线检测仪器，使得产品的质量缺陷得不到及时的反馈和纠正，造成良品率的降低。

为了获得合格的减反射〔AR〕膜玻璃，除了严格按薄膜光学基本原理预先设计镀膜性能〔膜层材料、膜层排列方式、膜层数量、膜层厚度等〕外，应该认识到即使同一材料在不同的成膜工艺参数条件下沉积，膜层材料的折射率等参数会出现波动。另外，在多层膜沉积过程中由于相邻两膜层之间界面并不是理想的几何界面，而是存在一界面层，其折射率可能会出现较大的变化，哪个膜层越薄，这种界面对其产生的影响可能越大。因此控制膜层的均匀性，保持稳定的膜间界面是至关重要的。这就对镀膜设备提出了更高的要求，需要对镀膜线的结构及溅射源等部件进行更为合理的设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型柱状磁控溅射阴极制备AR膜专用生产线，通过对生产线的优化设计，克服了现有生产线存在的不足。

实现本发明的技术方案是：这种生产线包括磁控溅射制备AR膜生产线，其中所述生产线包括有上片、卸片百级净化间，进出片真空室、过渡真空室、高真空室、镀膜真空室、折返前过渡真空室、折返真空室和设置在真空室内的基片架进、出片传送装置，传送装置上设有基片架，基片架上固定有基片，其中在进出片真空室设置有进片旋转门阀和出片旋转门阀，在进出片真空室与过渡真空室之间、高真空室与镀膜室之间分别设置有高真空插板门阀，在各真空室的法兰上分别开有窄型法兰口；在所有镀膜真空室的进片传送装置与出片传送装置之间设置带抽气口的防溅射隔板；在镀膜真空室上设置有两套柱状磁控溅射源〔根据具体的工艺和产品需求可以增减柱状磁控溅射源的数量〕；高真空室内设置有低温气体吸附冷板；在折返前过渡真空室设置有膜层质量在线检测仪器；进出片真空室和折返真空室分别连接有初抽真空泵组；高真空室、镀膜真空室、过渡真空室、折返真空室分别配置有分子泵。

该技术方案还包括：

所述溅射源包括中频柱状旋转磁控溅射源。

所述折返前过渡真空室设置有镀膜膜层质量在线检测仪器。

所述镀膜真空室的两侧分别设置有溅射源〔或分子泵〕。

所述镀膜真空室内带抽气口的防溅射隔板上设有冷却水管。

所述折返真空室的基片架从进片传送装置平移或回转到出片传送装置。

所述进出片真空室与过渡真空室间的高真空插板门阀开启真空度设置为低于10Pa。

所述高真空室在镀膜前的背景真空度为低于10^-4Pa。

所述镀膜真空室、折返前过渡真空室、折返真空室在镀膜前的背景真空度为低于3×10^-3Pa。

所述镀膜真空室可以根据产品和工艺要求增减。

本发明具有的有益效果：①、减少净化室和过渡真空室，取消镀膜真空室之间的间隔真空室从而减小生产线占地面积，降低生产线制造成本。②、真空室外没有基片架回架轨道，基片架在真空室内返避免基片架和基片在返回过程中被污染；进出片传送装置相互独立运行、单独控制。③、采用柱状磁控溅射源大大提高靶材利用率和改善沉积质量。④、进出片共用净化间、共用进出片真空室和过渡真空室使得结构更为紧凑合理，成本相应得到进一步降低。⑤、生产线上配备相应的膜层质量在线检测仪器，使得产品的质量缺陷得不到及时的反馈和纠正，产品的质量得到进一步保证。

附图说明：

图1-图5是典型减反射膜玻璃膜层结构示意图。

图6是本发明的新型柱状磁控溅射源制备AR膜专用生产线示意图。

图7是图6的单真空室双工作点结构双面制备AR膜回转生产线示意图。

图8是传统立式直线制备AR膜生产线结构示意图。

图9是图8的俯视图。

图10是新型柱状磁控溅射源正面视图。

图11是本发明镀膜真空室4箱体溅射源及分子泵布置示意图。

图12是图7方案镀膜真空室及防溅射隔板立体示意图。

图13是镀膜真空室4及带抽气口的防溅射隔板立体示意图。

图14是高真空室内低温气体吸附冷板示意图。

图15是低温气体吸附冷板A-A剖视图。

图16是镀膜室带抽气口的防溅射隔板冷却方式示意图。

图17是防溅射隔板B B剖视图。

图18是基片架传动方式示意图。

图19是图18的磁导向局部放大图。

图20是平面磁控溅射源刻蚀轨道示意图。

图21是图20的C-C剖面图。

图中各编号内容说明：

编号	编号说明	编号	编号说明
编号	编号说明	编号	编号说明	1	进出片真空室	2	过渡真空室
3	高真空室	4	一号TiO₂镀膜真空室	1	进出片真空室	2	过渡真空室
3	高真空室	4	一号TiO₂镀膜真空室	5	一号SiO₂镀膜真空室	6	二号TiO₂镀膜真空室
7	二号SiO₂镀膜真空室	8	折返前过渡真空室	5	一号SiO₂镀膜真空室	6	二号TiO₂镀膜真空室
7	二号SiO₂镀膜真空室	8	折返前过渡真空室	9	折返真空室	10	上片、卸片百级净化间
11	1号真空室进片传动装置	12	2号真空室进片传动装置	9	折返真空室	10	上片、卸片百级净化间

13	3号真空室进片传动装置	14	4号真空室进片传动装置
13	3号真空室进片传动装置	14	4号真空室进片传动装置	15	5号真空室进片传动装置	16	6号真空室进片传动装置
17	7号真空室进片传动装置	18	8号真空室进片传动装置	15	5号真空室进片传动装置	16	6号真空室进片传动装置
17	7号真空室进片传动装置	18	8号真空室进片传动装置	19	9号真空室进片传动装置	110	折返真空室平移机构
111	折返真空室出片传动装置	21	8号真空室出片传动装置	19	9号真空室进片传动装置	110	折返真空室平移机构
111	折返真空室出片传动装置	21	8号真空室出片传动装置	22	7号真空室出片传动装置	23	6号真空室出片传动装置
24	5号真空室出片传动装置	25	4号真空室出片传动装置	22	7号真空室出片传动装置	23	6号真空室出片传动装置
24	5号真空室出片传动装置	25	4号真空室出片传动装置	26	3号真空室进片传动装置	27	2号真空室进片传动装置
28	1号真空室进片传动装置	29	净化车间出片传动装置	26	3号真空室进片传动装置	27	2号真空室进片传动装置
28	1号真空室进片传动装置	29	净化车间出片传动装置	210	净化车间平移机构	211	净化车间进片传动装置
31	进片旋转门阀	32	1-2号真空室进片插板门阀	210	净化车间平移机构	211	净化车间进片传动装置
31	进片旋转门阀	32	1-2号真空室进片插板门阀	33	2-3号真空室进片插板门阀	34	2-3号真空室出片插板门阀
35	1-2号真空室出片插板门阀	36	出片旋转门阀	33	2-3号真空室进片插板门阀	34	2-3号真空室出片插板门阀
35	1-2号真空室出片插板门阀	36	出片旋转门阀	41	1号箱体进片窄法兰口	42	2号箱体进片窄法兰口
43	3号箱体进片窄法兰口	44	4号箱体进片窄法兰口	41	1号箱体进片窄法兰口	42	2号箱体进片窄法兰口
43	3号箱体进片窄法兰口	44	4号箱体进片窄法兰口	45	5号箱体进片窄法兰口	46	6号箱体进片窄法兰口
47	7号箱体进片窄法兰口	48	8号箱体进片窄法兰口	45	5号箱体进片窄法兰口	46	6号箱体进片窄法兰口
47	7号箱体进片窄法兰口	48	8号箱体进片窄法兰口	49	9号箱体进片窄法兰口	51	9号箱体出片窄法兰口
52	8号箱体出片窄法兰口	53	7号箱体出片窄法兰口	49	9号箱体进片窄法兰口	51	9号箱体出片窄法兰口
52	8号箱体出片窄法兰口	53	7号箱体出片窄法兰口	54	6号箱体出片窄法兰口	55	5号箱体出片窄法兰口
56	4号箱体出片窄法兰口	57	3号箱体出片窄法兰口	54	6号箱体出片窄法兰口	55	5号箱体出片窄法兰口
56	4号箱体出片窄法兰口	57	3号箱体出片窄法兰口	58	2号箱体出片窄法兰口	59	1号箱体出片窄法兰口
61	1号TiO₂中频磁控溅射源	62	2号TiO₂中频磁控溅射源	58	2号箱体出片窄法兰口	59	1号箱体出片窄法兰口
61	1号TiO₂中频磁控溅射源	62	2号TiO₂中频磁控溅射源	63	1号SiO₂中频磁控溅射源	64	2号SiO₂中频磁控溅射源
65	3号TiO₂中频磁控溅射源	66	4号TiO₂中频磁控溅射源	63	1号SiO₂中频磁控溅射源	64	2号SiO₂中频磁控溅射源

67	3号SiO₂中频磁控溅射源	68	4号SiO₂中频磁控溅射源
67	3号SiO₂中频磁控溅射源	68	4号SiO₂中频磁控溅射源	01	进出片真空室放气装置	02	膜层质量在线监控仪器
03	折返室初抽泵组	04	分子泵	01	进出片真空室放气装置	02	膜层质量在线监控仪器
03	折返室初抽泵组	04	分子泵	05	进出片真空室初抽泵组	06	4号镀膜真空室防溅射隔板
07	5号镀膜真空室防溅射隔板	08	6号镀膜真空室防溅射隔板	05	进出片真空室初抽泵组	06	4号镀膜真空室防溅射隔板
07	5号镀膜真空室防溅射隔板	08	6号镀膜真空室防溅射隔板	09	7号镀膜真空室防溅射隔板	010	高真空室低温气体吸附冷板
70	进片真空室初抽泵组	71	反面一号TiO₂镀膜真空室	09	7号镀膜真空室防溅射隔板	010	高真空室低温气体吸附冷板
70	进片真空室初抽泵组	71	反面一号TiO₂镀膜真空室	72	反面一号SiO₂镀膜真空室	6	反面二号TiO₂镀膜真空室
74	反面二号SiO₂镀膜真空室	75	反面高真空室低温气体吸附冷板	72	反面一号SiO₂镀膜真空室	6	反面二号TiO₂镀膜真空室
74	反面二号SiO₂镀膜真空室	75	反面高真空室低温气体吸附冷板	76	真空室密封隔板	77	出片真空室初抽泵组
80	上片百级净化间	81	进片真空室	76	真空室密封隔板	77	出片真空室初抽泵组
80	上片百级净化间	81	进片真空室	82	过渡真空室	83	高真空室
84	Ti平面磁控溅射源	85	TiO₂镀膜真空室	82	过渡真空室	83	高真空室
84	Ti平面磁控溅射源	85	TiO₂镀膜真空室	86	气氛间隔真空室	87	Si平面磁控溅射源
88	SiO₂镀膜真空室	89	高真空室	86	气氛间隔真空室	87	Si平面磁控溅射源
88	SiO₂镀膜真空室	89	高真空室	810	过渡真空室	811	出片真空室
812	卸片千级净化间	813	基片架回架轨道	810	过渡真空室	811	出片真空室
812	卸片千级净化间	813	基片架回架轨道	814	基片架回架运载小车	112	真空室底架
113	防溅射隔板上抽气口	114	防溅射隔板下抽气口	814	基片架回架运载小车	112	真空室底架
113	防溅射隔板上抽气口	114	防溅射隔板下抽气口	151	低温气体吸附板背面铜板	152	低温气体吸附板前面铜板
153	通冷液铜管	171	通冷却水不锈钢管	151	低温气体吸附板背面铜板	152	低温气体吸附板前面铜板
153	通冷液铜管	171	通冷却水不锈钢管	172	防溅射不锈钢板	181	真空室底板
182	真空室传动装置基座	183	传动装置摩擦轮	172	防溅射不锈钢板	181	真空室底板
182	真空室传动装置基座	183	传动装置摩擦轮	184	摩擦轮旋转轴	185	铝合金基片架
186	玻璃基片	187	摩擦轮旋转轴	184	摩擦轮旋转轴	185	铝合金基片架

188	传动装置摩擦轮	191	真空室顶板
188	传动装置摩擦轮	191	真空室顶板	192	磁导向侧部磁钢安装槽	193	右侧磁钢
194	左侧磁钢	195	中部磁钢	192	磁导向侧部磁钢安装槽	193	右侧磁钢
194	左侧磁钢	195	中部磁钢	201	平面磁控源溅射靶材	202	平面磁控源靶材刻蚀轨迹
212	平面磁控溅射源铜背板	213	平面磁控溅射源靶材刻蚀沟道	201	平面磁控源溅射靶材	202	平面磁控源靶材刻蚀轨迹

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步说明，如图所示：

本发明结构针对减反射〔AR〕膜玻璃产品的特殊要求和工艺特点，加以灵活的设计和改进。灵活运用折返真空室的回架功能，并注重工艺过程中膜层的精确控制。从溅射源结构和反应气体精确控制等方面来保证减反射〔AR〕膜的膜层质量以及产能的提高。整套设备采用了模块化的设计思想使得结构新颖、紧凑、安装和维护便捷。现在将其实现的方案加以简要说明〔参阅图6〕。

1、新型结构各部分功能和配置说明〔参阅图6〕：

□进出片真空室1起进出片功能，配有进片旋转门阀31和出片旋转门阀36。由于该真空室经常需要破空实现基片架进出真空室功能。所以该真空室配备大抽速的初抽真空泵组05，另外要求这个真空室内部空间尽量小以减少抽气空间达到快速抽气的目的。此外，该真空室配有放气装置01，用以在开启进、出片旋转门阀31和36前平衡外部大气压力实现旋转门阀的顺利开启。我们为了尽量减少气体的冲击造成粉尘污染，放气装置01应实现慢放气功能。

□过渡真空室2起气氛缓冲功能，由于进出片真空室1的真空度要求不高，与后面高真空室2及各镀膜真空室的真空度有较大的差距，所以需要该真空室进行高低真空环境的过渡。为了尽量减少进出片真空室1中的气氛对后续真空室真空环境的影响，在进出片真空室1与过渡室2之间设置高真空插板门阀32和35。

□高真空室3不但同样具有气氛缓冲的作用，同时还具有基片架传动过程中的高低速转换功能。由于进出片真空室1和过渡真空室2为非镀膜功能室，基片架是以高速进行运行，而在后续的镀膜室由于工艺要求基片架是以低速运行。这样就需要高真空室3来进行过渡。进一步地，由于该真空室连接后续的镀膜真空室，所以该真空室的真空度要求较高，因此在该真空内设置低温气体吸附冷板010来捕获空间环境中的水分，这样就大大改善该真空室和后续镀膜室的真空环境。同样地，过渡真空室和高真空室之间设置高真空插板门阀33和34。

□一号TiO₂镀膜真空室4作为玻璃A面的第一层TiO₂沉积功能室。该真空室配置两套新型的中频柱状磁控溅射阴极〔可根据具体产品和工艺要求进行溅射源数量的调整〕，以提高靶材的利用率和减少由于靶材刻穿而带来的破空停产。从而很大程度上提高了本新型结构的产能，也很大程度上降低了产品的成本。另外，柱状磁控溅射源较普通的平面磁控溅射源能更容易的保证膜层的质量。由于TiO₂的沉积采用的是反应溅射，我们知道TiO₂在过渡态和过氧态下其沉积速率相差很大，而这两种状态的转变与通入的氧气流量密切相关。有效精确的控制氧气流量是至关重要的。根据膜系的设计所需TiO₂可能会很薄，通常要在1～20nm的范围内控制沉积厚度。另外，对折射率精确度的控制要求必须对膜层的沉积速率进行控制，因为沉积速率不同会导致作为高折射率材料在〔AR〕膜中的TiO₂膜层呈现不同的晶相，无法达到预期的折射率。然而，由于Ti的金属性较强，TiO₂的滞回曲线与典型滞回曲线不同，钛靶的氧化态和金属态靶面电压差很小，过渡区不是简单的平行四边形，在过渡区还有电压峰，因此很难确定它的过渡区，这就使得传统的以靶面电压为反馈信号的靶面电压控制回路很难发挥作用，我们就采取控制精度更高、响应速度更快、控制可靠的PlasmaEmissions Monitor

05系统来对溅射系统进行有效的控制。它通过金属Ti的特征光谱强弱的变化作为反馈的信号来控制氧气的流量。这在反应溅射领域是很先进的控制技术。

□一号SiO₂镀膜真空室5作为玻璃A面的第一层SiO₂沉积功能室。同样的每个真空室配置两套新型的中频柱状磁控溅射阴极〔可根据具体产品和工艺要求进行溅射源数量的调整〕，以提高靶材的利用率和减少由于靶材刻穿而带来的破空停产。同样使得膜层质量得到提高，成本得到有效控制。同样的，SiO₂膜层的沉积也采用的是反应溅射，在过渡态和过氧态下的沉积速率相差也很大，同样会对氧气的有效控制提出要求。但由于Si的金属性不强，其滞回曲线的过渡区是简单的平行四边形，金属态与过氧态的电压差较大，因此可以通过靶面电压作为反馈信号来控制氧气的流量。我们采用的控制系统为PCU04。

□二号TiO₂镀膜真空室6作为玻璃A面的第二层TiO₂沉积功能室。其所有的配置与一号TiO₂镀膜真空室4基本相同，只是根据产品和工艺的具体要求，溅射源的数量应进行合理的调整。

□二号SiO₂镀膜真空室7作为玻璃A面的第二层SiO₂沉积功能室。其所有的配置与一号SiO₂镀膜真空室5基本相同。只是根据产品和工艺的具体要求，溅射源的数量应进行合理的调整。

□折返前过渡真空室8作为镀膜段与折返真空室的连接过渡段。具有基片架的缓存功能，保证整个平移过程的顺利衔接。特别地，该真空室配置有膜层质量在线监控仪器，进一步保证膜层的质量和工艺条件的快速反馈。

□折返真空室9起基片架的平移过渡功能。即将基片架从该真空室中的折返真空室进片传动装置19平移过渡到折返真空室出片传动装置111，进行后续的基片架的回架功能。它也是本新型结构整体功能得以实现的重要环节。

□上片、卸片百级净化车间10中净化车间平移机构210起基片架外部上下片和平移过渡功能。对于玻璃单面〔A面〕镀膜可以将卸完玻璃的基片架从净化车间出片传动装置29平移传送到净化车间进片传动装置211进行上片工序。对于双面镀膜需要将玻璃通过人工或者机械手翻面后继续进行玻璃B面的镀膜工艺。

2、新型结构配置进一步说明：

□整个新型结构采用下摩擦上磁导向的传动方式〔参阅图16和图17〕。使得整个传动平稳可靠，进一步保证膜层的均匀性。我们知道在沉积减反射〔AR〕膜时可能涉及到很薄的膜层制备，特别是TiO₂膜层的沉积，所以在保证溅射源及其气氛稳定的条件下基片架运行的平稳性显得至关重要。

□系统采用高真空无油真空系统，主泵采用分子泵04。全部安装在镀膜线的背面〔有溅射源一面称为正面，它的相对面称为背面〕真空室侧壁上，这样使得真空室内的气氛均匀，而且泵的安装显得整齐规整也便于泵的维护。

□所有真空镀膜室中加防溅射挡板06-09。由于基片完成A面的镀膜功能进行返回的行程中，已经镀膜的面同样面对溅射源，在经过真空镀膜室时会被工作中的溅射源沉积上膜层破坏了膜层结构，所以增加挡板来实现该功能。值得注意的是，由于泵安装在背面真空室侧壁上，所以增加的防溅射挡板在保证实现阻挡溅射功能的条件下应尽量减少对抽气的阻挡，以保证有较大的流导。由此在防溅射挡板上留有防溅射隔板上抽气口113和防溅射隔板上抽气口114。进一步地，由于防溅射挡板会长期受到溅射源的轰击作用，会造成能量的积累而出现热变形，所以在防溅射挡板上就设置有冷却水不锈钢导管。

□在非镀膜真空室没有布置防溅射挡板。每个真空室分别有两套独立控制的传动装置分别实现进片传动功能和出片传动功能，回架过程可以实现传动的高速运行。

□由于采用了折返真空室，基片架在真空室内部实现回架，所以进出片在同一个真空室进行。这样较传统的直线型生产线而言会减少出片端的缓冲真空室810和出片真空室811。这样就可以少用真空机组和真空泵，很大程度上节约了制造成本。

特别地，采用了折返真空室使得卸片用的千级净化车间812取消，减少了生产线的占地面积，节约了成本。

□由于进出片功能在同一真空室体内实现，所以对运行有了特殊的要求。主要体现在以下的几个方面：①、进片旋转门阀31与出片旋转门阀36；1-2号真空室进片插板门阀32与1-2号真空室出片插板门阀35；2-3号真空室进片插板门阀33与2-3号真空室出片插板门阀34同步开启和关闭。②、进片旋转门阀31与出片旋转门阀36；1-2号真空室进片插板门阀32与1-2号真空室出片插板门阀35；2-3号真空室进片插板门阀33与2-3号真空室出片插板门阀34同步开启时刻同时进行基片架的进片和出片通过相应门阀。③、如果结构允许可以将进片旋转门阀31与出片旋转门阀36；1-2号真空室进片插板门阀32与1-2号真空室出片插板门阀35；2-3号真空室进片插板门阀33与2-3号真空室出片插板门阀34分别用单一的宽开口型门阀来代替；④、由于进出片真空同时具有进片和出片的功能，造成该箱体的内部空间较大，而该真空室的抽气时间直接关系到生产的节拍，所以该真空室需采用大抽速的初抽泵组05来尽快达到所需的真空度。

3、本新型结构镀膜工艺实现简述：

首先对本新型结构的配置作简要的说明，整套设备采用以分子泵04为主泵的无油真空系统，其分子泵的型号应根据真空室的具体尺寸进行计算来确定；其传动的形式采用了下摩擦上磁导向的方式使得传动平稳可靠；用于制备TiO₂膜层和SiO₂膜层的装置采用新型的中频柱状磁控溅射源；在折返前过渡真空室8上配置有膜层质量在线监控仪器02。

下面分两种镀膜需求来对工艺路线的实现加以简述：

我们将基片的正反面分成A镀膜面和B镀膜面，新型结构中一号TiO₂镀膜真空室4和二号TiO₂镀膜真空室6实现基片A镀膜面的TiO₂镀膜功能，一号SiO₂镀膜真空室5和二号SiO₂镀膜真空室7实现A镀膜面的SiO₂镀膜功能。现在将其工艺路线加以简要的叙述：

首先装好玻璃基片186的进片基片架处于净化车间10进片传动装置211上，对进出片真空室1进行充气到达预设定的压力〔接近大气压力〕后开启进片旋转门阀31和出片旋转门阀36，这时进片基片架和返回的出片基片架〔将其编为A，图中未表示〕同时分别通过进片旋转门阀31和出片旋转门阀36，当进片基片架进入进出片真空室1并到位后关闭进片旋转门阀31和出片旋转门阀36，然后通过进出片真空室初抽泵组05对进出片真空室进行抽气，达到预设定的真空度〔10Pa〕后开启1-2号真空室进片插板门阀32和1-2号真空室出片插板门阀35，这时该进片基片架和出片基片架〔将其编为B，图中未表示〕同时分别通过1-2号真空室进片插板门阀32和1-2号真空室出片插板门阀35，当进片基片架进入过渡真空室2并到位后和出片基片架B进入进出片真空室1并到位后关闭1-2号真空室进片插板门阀32和1-2号真空室出片插板门阀35，这是过渡真空室2靠分子泵04进行抽气，当该真空室达到预设定的真空度〔0.1Pa〕后开启2-3号真空室进片插板门阀和2-3号真空室进片插板门阀34，这时进片基片架和出片基片架〔将其编为C，图中未表示〕同时分别通过2-3号真空室进片插板门阀和2-3号真空室进片插板门阀34，当进片基片架进入高真空室3并到位后和出片基片架C进入过渡真空室并到位后关闭2-3号真空室进片插板门阀和2-3号真空室进片插板门阀34。这时进片基片架在高真空室进行运行速度的转换〔由前面真空室中的高速运行转为后续镀膜室要求的低速运行〕，然后进片基片架分别匀速通过一号TiO₂镀膜真空室4、一号SiO₂镀膜真空室5、二号TiO₂镀膜真空室6、二号TiO₂镀膜真空室7分别完成A镀膜面的第一TiO₂膜层、第一SiO₂膜层、第二TiO₂膜层、第二SiO₂膜层的制备。当完成A镀膜面的镀膜工艺后，进片基片架进入折返前过渡真空室8到位以后做短暂的停留〔3秒左右〕，膜层质量在线监控仪器02对玻璃基片A镀膜面的膜层质量进行测试〔主要是玻璃透过率的测量〕，并更具测量采集的信号膜层质量在线监控仪器02会自动的计算出基片A镀膜面的各膜层的厚度，然后与我们预先设计的膜系的膜层厚度等参数进行及时的对比，如果出现较大的偏差就可以修正对应溅射源的工作参数〔主要包括溅射源溅射功率、溅射电压、工作电流以及对应的氧气流量控制器的参数〕，来保证产品的质量。随后，进片基片架进入9号真空室进片传动装置19到位后通过折返真空室平移机构110将进片基片架运载到折返真空室出片传动装置111，然后分别通过8号真空室出片传动装置21、7号真空室出片传动装置22、6号真空室出片传动装置23、5号真空室出片传动装置24、4号真空室出片传动装置25，通过高真空室3、过渡真空室2、进行片真空室1的各门阀开启条件和进片时的情况相同。

特别地，从工艺过程看出当进行基片玻璃的单面镀膜时只需进行一次上述的过程即可完成。当进行基片玻璃的双面镀膜时即A镀膜面和B镀膜面都需要镀膜。就可以在完成基片玻璃A镀膜面的镀膜完成以后在上片、卸片百级净化车间进行基片玻璃换面后重复上述的工艺过程进行玻璃基片B面的镀膜。

值得特别指出的是，对于基片玻璃的双面镀膜我们同样希望在真空室内只进行一次循环就完成所需的所有镀膜工艺。也就是说同样采用折返真空室9构成另一种回转型AR镀膜生产线〔参见图7结构〕。镀膜箱体做成单室双工作点的结构〔参见图13结构〕，在所有的真空室内增加密封式中间隔板76，将一个真空室做成两个完全独立的工作点。这样就需要在反面增加镀膜真空点71-74，其所有的配置与正面的工作点相同。该结构就需要在反面的某个工作点上增加膜层质量在线监控仪器来测量最终的产品性能〔玻璃基片的透过率〕。另外，进、出片真空室是两个独立的空间就需要配置两套初抽泵组70和77。由于我们大多数的厂家提供的AR镀膜玻璃基片是先钢化处理并按照所需的尺寸规格进行了切片和倒角。这样就不允许整个基片表面有任何夹具遮挡造成的非镀膜区域存在。而且基片通常很薄大约在2mm厚度左右，这样使得满足条件的基片夹具很难实现。另外，即使能够实现玻璃基片夹具的问题，但玻璃的两个镀膜面都要求没有任何的遮挡，就会在镀膜过程中不能排除溅射源绕射的问题〔在工作原理中的基片架及传动方式的说明中有介绍〕。特别地，如果AR生产工艺作适当的调节。也就是说先完成镀膜后切割成所需尺寸的产品，这样对夹具的要求就不会很高。完全可以用图7所述的单室双工作点结构实现一次性双面成膜工艺。但是，后切割的方法会对膜层造成损坏，并且切割的细削会造成玻璃的污染。

主要部件工作原理的补充说明：

1、关于新型中频柱状磁控溅射源及控制原理说明：

由于我们所镀玻璃的膜层分别是TiO₂和SiO₂，都是通过反应溅射的方法来制备。分别以金属Ti和晶体Si作为溅射靶材。被溅射出的靶材物质与通入的氧气在基片附近进行反应生成TiO₂和SiO₂。传统的磁控溅射制备AR膜生产线大多采用平面磁控溅射源。该种溅射源的一次性靶材利用率在20％左右，不但会增加生产成本而且会造成由于靶材刻穿而停产。另一方面随着平面磁控溅射源的靶材不断被溅射刻蚀，刻蚀沟道213会不断的变窄使得溅射角发生变化影响膜层沉积的均匀性，还会使得溅射过程变得不稳定。本新型结构生产线采用的是中频柱状磁控溅射源，在进行溅射的过程中靶材靶筒旋转，使得被溅射面连续的更换，这样整个靶材表面都会均等的被刻蚀使得靶材的利用率可提高到60％以上，而且整个的溅射过程变得相当的稳定。另外，对于本新型结构生产线我们要求溅射源有1000mm以上的溅射均匀区，这样可以满足大尺寸玻璃基片镀膜的要求，也可以相应的提高产能。这要求我们的溅射源有足够刻蚀均匀区长度，我们采用靶材长度为1200mm的中频柱状磁控溅射源。对于TiO₂我们采用的是Plasma Emissions Monitor

05系统来控制氧气的流量。而每个Plasma Emissions Monitor

05系统的有效监控区域在600mm左右，所以对于我们的溅射源来说就需要2个监控点来实现对两路氧气流量的控制。

2、关于产品透过率在线检测装置说明：

由于AR膜属于光学膜产品，所以对膜层的质量以及膜层的厚度的控制要求较高。为了及时地反映镀膜过程中产品的质量问题，我们在折返前过渡真空室8配备FILMETRICS公司的F20膜层质量在线监控仪器。每次完成镀膜工艺的产品从二号SiO₂镀膜真空室7出来后在折返前过渡真空室8做短暂的停留〔大概的时间为3秒左右〕进行镀膜玻璃基多点透过率的测量。而且通过该装置可以直接计算出每个膜层的厚度，这样如果镀完的产品没有达到产品的指标，就可以直接分析出具体的哪个膜层与计算和设计的参数不符，就可以及时的对其对应的镀膜室的装置进行适当的调节。包括溅射源的功率

〔或者电流和溅射电压〕、溅射气压、PEM装置参数重新设定、溅射源靶材转速等。

3、关于基片架及传动方式的说明：

基片架185运行的平稳性直接关系到膜层的沉积质量，基片架185在运行的过程中如果出现抖动颠簸或者倾斜会造成膜层沉积不均匀甚至会出现掉片〔基片从基片架185上脱落〕，另外，在镀膜的过程中由于基片架185同样会沉积上膜层〔我们称之为靶灰〕，长期使用后会使得基片架上的膜层增厚而且与基片架185的结合力变差，如果在基片架185运行的过程中出现抖动颠簸会造成靶灰脱落对真空室造成污染使得膜层质量变差。为了保证基片架185的平稳运行，我们采取先进的下摩擦上磁道向的传动方式〔可参阅图18和图19〕。两个摩擦轮183、188分别通过两个传动轴184、187带动旋转。两个摩擦轮183、188与基片架两侧面紧密接触以产生足够大的摩擦力使得基片架185运动；另外，基片架185用铝合金材料制成保证有较小的重量使得运行的摩擦阻力减小。但是由于我们的基片架较高〔1500mm左右〕，在运行的过程中容易出现重心偏移使得基片架倾斜。我们有必要在基片架185的上方增加磁导向装置〔参阅图19〕来保证基片架185在运行过程中的垂直。它实现原理主要是借助磁钢同极相斥异极相吸的性质。主要由三块磁钢构成，在基片架185上的磁铁我们称之为中部磁钢195，在磁导向侧部磁钢安装槽192中的磁铁我们称之为侧部磁钢，在磁导向侧部磁钢安装槽192左边的为左边磁钢194，在磁导向侧部磁钢安装槽192右边的为右边磁钢193。两块侧边磁钢与中部磁钢都是同极相对就会产生两个相反方向的斥力。如果基片架185在运行的过程有左偏的现象就会使得中部磁钢195与左边磁钢距离较少使得由左边磁钢194产生的向右的斥力增大将把基片架185扶起向右靠来达到重新的平衡，保证基片架185的垂直状态。同理，如果基片185架在运行的过程中有右偏的现象会同样被纠正会垂直位置。

在镀膜的过程中有一种现象叫做绕射。它是指在对镀膜面进行沉积的过程中，被溅射出来的靶材物质会有部分通过基片侧面的缝隙绕射到基片的背面边侧部位〔在镀膜工艺中我们称之为非镀膜面〕然后沉积。这对产品的质量会造成较为严重的破坏。对于AR会使得产品的透过率以及色泽出现偏差。这样就要求对基片夹具作相应的优化设计。我们将玻璃基片嵌入一定规格尺寸的铝合金框内，铝合金框的底面是完全封闭的并且与玻璃基片的背面〔非镀膜面〕尽量的靠近或者贴合来避免饶射现象对产品的影响。

4、关于镀膜真空室防溅射隔板和低温气体吸附冷板的说明：

镀膜真空室防溅射挡板主要作用是避免基片架返回过程中在经过镀膜室时基片被再次溅射〔由于基片架折返室进行的是平移运动，所以在进行返回的过程中镀膜面同样面对溅射源〕。它的特点是对镀膜真空室不形成密封隔离而是分别在其上部和下部设置有防溅射隔板上抽气口113和防溅射隔板上抽气口114，镀膜室中的分子泵通过这两个抽气口对镀膜室中安装溅射源一侧空间进行抽气；在防溅射隔板的不锈钢板172上焊接通冷却水不锈钢管171来对整个板进行冷却，防止由于长期受溅射源轰击而出现的热变形现象。

在高真空室中设置的高真空室低温气体吸附冷板010的特点是将通冷液铜管153夹紧在低温气体吸附板背面铜板151和低温气体吸附板前面铜板152之间。这样做的优点是增加了低温吸附面的面积，有利于对真空室内水气的吸附捕获获得更好的真空环境。

Claims

1. 一种制备AR膜的生产线，包括磁控溅射制备AR膜生产线，其中所述生产线包括有上片、卸片百级净化间，进出片真空室、过渡真空室、高真空室、镀膜真空室、折返前过渡真空室、折返真空室和设置在真空室内的基片架进、出片传送装置，传送装置上设有基片架，基片架上固定有基片，其中在进出片真空室设置有进片旋转门阀和出片旋转门阀，在进出片真空室与过渡真空室之间、高真空室与镀膜室之间分别设置有高真空插板门阀，在各真空室的法兰上分别开有窄型法兰口；在所有镀膜真空室的进片传送装置与出片传送装置之间设置带抽气口的防溅射隔板；在镀膜真空室上设置有两套柱状磁控溅射源；高真空室内设置有低温气体吸附冷板；在折返前过渡真空室设置有膜层质量在线检测仪器；进出片真空室和折返真空室分别连接有初抽真空泵组；高真空室、镀膜真空室、过渡真空室、折返真空室分别配置有分子泵。

2. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述溅射源包括中频柱状旋转磁控溅射源。

3. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是镀膜真空室的两侧分别设置有溅射源或分子泵。

4. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述与镀膜真空室连接的高真空室内设置有低温气体吸附冷板；所述镀膜真空室的防溅射隔板上设有冷却水管。

5. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述折返真空室的基片架从进片传送装置平移或回转到出片传送装置。

6. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述进出片真空室与过渡真空室间的高真空插板门阀开启真空度设置为低于10Pa。

7. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述高真空室在镀膜前的背景真空度为低于10^-4Pa；镀膜真空室、折返前过渡真空室、折返真空室在镀膜前的背景真空度为低于3×10^-3Pa；

8. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述镀膜真空室设置的溅射源数量根据产品和工艺要求可做调整。

9. 如权利要求1所述的制备AR膜的生产线，其特征是所述镀膜真空室可以根据产品和工艺要求增减。