在pmma或pc材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，其特征在于：所述工藝至少包括以下步驟：通過(guò)所述電感耦合等離子源在基板上濺射SiNbOx混合材料作為打底層，之后在所述打底層上通過(guò)所述電感耦合等離子源依次交互濺射兩層NbOx層和SiO2層，其中SiNbOx指的是氧化硅和氧化鈮的混合物。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1)膜層致密、硬度高，抗劃傷能力強(qiáng)；2）可得到物理厚度較高的減反射膜；3）利用連續(xù)濺射鍍膜機(jī)可實(shí)現(xiàn)不用破真空的連續(xù)生產(chǎn)，成膜周期較短；4）省去了常規(guī)的烘烤流程，極大的縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)約成本；5）得到的膜層具有優(yōu)異的可靠性（信賴性），環(huán)測(cè)表現(xiàn)優(yōu)異。
【專利說(shuō)明】
在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性 能減反射膜的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] PMMA(聚甲基丙烯酸酯）或PC(聚碳酸酯）塑料廣泛被用于各種顯示器面板、鏡頭、 鏡片等，很多時(shí)候需要在其表面覆蓋一層光學(xué)薄膜，尤其是減反射薄膜運(yùn)用廣泛，但是在 PMMA或PC材質(zhì)基板材料上的鍍膜工藝具有很大局限性，目前普遍使用蒸發(fā)鍍膜工藝或者反 應(yīng)濺射工藝成膜，二者的對(duì)比如下： 蒸發(fā)鍍膜設(shè)備目前已可用于在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備減反射膜，但是工藝控制較困 難，且有以下缺點(diǎn)： 1、 蒸發(fā)工藝在PMMA/PC基板上成膜通常不使用離子源輔助沉積，或者離子源使用能量 較低，因此膜層相對(duì)不夠致密，膜層硬度較低，抗劃傷能力差； 2、 由于膜層越厚越容易脫膜和膜裂，故常見(jiàn)工藝膜層較薄，層數(shù)較少，通常為4到5層， 因此光學(xué)性能受到限制，無(wú)法滿足日益苛刻的市場(chǎng)要求； 3、 玻璃基板鍍膜前使用離子源轟擊可以有效除去表面殘留的水分和部分表面污染，但 是PMMA或PC材質(zhì)的基板屬于有機(jī)物，使用離子源轟擊后會(huì)破壞其表面，為了除去表面水分 殘留，常見(jiàn)做法是成膜前長(zhǎng)時(shí)間烘烤，增加了生產(chǎn)流程和成本； 4、 常見(jiàn)的蒸發(fā)設(shè)備需要每爐破真空，導(dǎo)致Cycle Time時(shí)間較長(zhǎng)，通常為60分鐘左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高 性能減反射膜的工藝，通過(guò)設(shè)置打底層以及對(duì)相應(yīng)的鍍膜參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)在PMMA或PC 材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜，得到附著力強(qiáng)、硬度高、膜層穩(wěn)定性高、光學(xué)性能優(yōu)良的 減反射膜層。
[0004] 本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成： 一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，使用具有電感耦合等離子源 的濺射鍍膜設(shè)備實(shí)現(xiàn)制備，其特征在于:所述工藝至少包括以下步驟:通過(guò)所述電感耦合等 離子源在基板上濺射SiNbOx混合材料作為打底層，之后在所述打底層上通過(guò)所述電感耦合 等離子源依次交互濺射兩層NbOx層和SiO 2層，其中SiNbOx指的是氧化硅和氧化鈮的混合 物。
[0005] 在成膜前使用所述電感耦合等離子源轟擊所述基板以去除所述基板上的水分，所 述電感耦合等離子源的轟擊功率大小滿足于保證所述基板表面可正常成膜的要求。
[0006]通過(guò)擴(kuò)大在所述濺射鍍膜設(shè)備內(nèi)所通入的工藝氣體量，降低所述基板上的各膜層 的應(yīng)力。
[0007]通過(guò)降低所述濺射鍍膜設(shè)備的成膜功率，降低其濺射粒子能量，以降低所述基板 上的各膜層的應(yīng)力。
[0008] 在保證所述靶材的材料氧化充分的同時(shí)，通過(guò)降低所述電感耦合等離子源在成膜 時(shí)轟擊靶材的功率，降低所述基板上的各膜層的應(yīng)力。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1)膜層致密、硬度高，抗劃傷能力強(qiáng)，成膜后使用鉛筆做耐劃傷 測(cè)試(負(fù)載壓力為lkg)，測(cè)試結(jié)果膜層硬度為5H以上;2)可得到物理厚度較高的減反射膜， 膜層數(shù)可達(dá)5-7層，總計(jì)物理厚度在300-400nm之間，膜層光學(xué)性能優(yōu)良，400-700nm波段平 均反射率接近0.3%(使用顯微分光光度計(jì)測(cè)量）；3)利用連續(xù)濺射鍍膜機(jī)可實(shí)現(xiàn)不用破真空 的連續(xù)生產(chǎn)，成膜周期較短，單爐Cycle Time在30分鐘左右;4)確保在不破壞PMMA或PC基板 表面的前提下去除基板表面的殘留水分，省去了常規(guī)的烘烤流程，極大的縮短了生產(chǎn)周期， 節(jié)約成本;5)得到的膜層具有優(yōu)異的可靠性(信賴性），環(huán)測(cè)表現(xiàn)優(yōu)異，在溫度為85°C，85%濕 度環(huán)境下做高溫高濕測(cè)試，成膜后的基板在該條件下放置500+小時(shí)后取出，肉眼觀察無(wú)脫 膜和膜裂現(xiàn)象，顯微鏡（目鏡Xl 〇，物鏡X50)下觀察無(wú)明顯膜裂現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的膜系結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便 于同行業(yè)技術(shù)人員的理解： 實(shí)施例:本實(shí)施例中在PMM或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝科通過(guò)連續(xù)濺 射鍍膜機(jī)實(shí)現(xiàn)，連續(xù)濺射鍍膜機(jī)指的是可以實(shí)現(xiàn)不破真空連續(xù)生產(chǎn)的濺射鍍膜機(jī)，具有成 膜周期較短的特點(diǎn)，利于增加生產(chǎn)效率。在連續(xù)濺射鍍膜機(jī)內(nèi)設(shè)置有電感耦合等離子源 (ICP)以及靶材，ICP用于轟擊靶材使其變成濺射粒子并附著在基板上而成膜。
[0012] 本實(shí)施例中的鍍膜工藝包括以下步驟： 1)基板表面水分祛除:將已完成清洗的基板投入連續(xù)濺射鍍膜機(jī)的真空鍍膜室，然后 使用ICP對(duì)基板進(jìn)行轟擊以祛除基板表面所殘留的水分，省去了常規(guī)的烘烤流程，極大的縮 短了生產(chǎn)周期，節(jié)約成本，ICP轟擊所使用的參數(shù)如下。
[0013] 由上表可見(jiàn)，ICP的功率僅僅在0.1-Ikw之間，也就是說(shuō)其對(duì)基板的轟擊功率相當(dāng) 小，這是因?yàn)槿绻Z擊功率過(guò)大，會(huì)破壞基板表面，而ICP的轟擊功率又決定了轟擊時(shí)間的 長(zhǎng)短，因此ICP的轟擊功率大小的選擇是要保證基板表面能夠滿足正常鍍膜的要求與經(jīng)濟(jì) 性的統(tǒng)一。
[0014] 2)減反射膜成膜:使用ICP對(duì)靶材進(jìn)行轟擊開(kāi)始成膜，減反射膜的膜系結(jié)構(gòu)中各膜 層厚度以及成膜參數(shù)如下表： 第一層:SiNbOx混合材料，物理厚度10-20納米：
SiNbOx作為打底層是因?yàn)?，濺射工藝由于粒子射入能量較大，即與基板接觸時(shí)濺射粒 子具有較大的動(dòng)能，因此膜層應(yīng)力大，而PMMA或PC材質(zhì)的基板本身表面能較低，膜層應(yīng)力大 時(shí)就會(huì)導(dǎo)致脫?；蛎摿?。打底層材料采用的是作為減反射膜材料的氧化硅和氧化鈮的混合 物，在不影響減反射膜性能的同時(shí)，顯著降低膜層應(yīng)力，提高膜層牢固度。
[0015] 第二層:NbOx，物理厚度60-70納米：
上述第二層至第五層在成膜時(shí)，主要有以下工藝特點(diǎn)： 參考上述各表，通過(guò)擴(kuò)大在濺射鍍膜設(shè)備內(nèi)所通入的工藝氣體量，即氬氣(Ar)的量以 降低基板上的各膜層的應(yīng)力。同樣地，通過(guò)降低濺射鍍膜設(shè)備的成膜功率，降低其濺射粒子 能量，以降低所述基板上的各膜層的應(yīng)力；在保證靶材的材料氧化充分的同時(shí)，通過(guò)降低 ICP在成膜時(shí)轟擊靶材的功率，降低濺射粒子的動(dòng)能，從而降低基板上的各膜層的應(yīng)力。
[0016]雖然以上實(shí)施例已經(jīng)參照附圖對(duì)本發(fā)明目的的構(gòu)思和實(shí)施例做了詳細(xì)說(shuō)明，但本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在沒(méi)有脫離權(quán)利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對(duì) 本發(fā)明作出各種改進(jìn)和變換，如:膜系的具體構(gòu)成，各膜層的厚度等，故在此不一一贅述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，使用具有電感耦合等離子 源的濺射鍍膜設(shè)備實(shí)現(xiàn)制備，其特征在于:所述工藝至少包括以下步驟:通過(guò)所述電感耦合 等離子源在基板上濺射SiNbOx混合材料作為打底層，之后在所述打底層上通過(guò)所述電感耦 合等離子源依次交互濺射兩層NbOx層和Si0 2層，其中SiNbOx指的是氧化硅和氧化鈮的混合 物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:在成膜前使用所述電感耦合等離子源轟擊所述基板以去除所述基板上的水分， 所述電感耦合等離子源的轟擊功率大小滿足于保證所述基板表面可正常成膜的要求。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:通過(guò)擴(kuò)大在所述濺射鍍膜設(shè)備內(nèi)所通入的工藝氣體量，降低所述基板上的各膜 層的應(yīng)力。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:通過(guò)降低所述濺射鍍膜設(shè)備的成膜功率，降低其濺射粒子能量，以降低所述基板 上的各膜層的應(yīng)力。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PMMA或PC材質(zhì)基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:在保證所述靶材的材料氧化充分的同時(shí)，通過(guò)降低所述電感耦合等離子源在成 膜時(shí)轟擊靶材的功率，降低所述基板上的各膜層的應(yīng)力。
【文檔編號(hào)】C23C14/34GK106086800SQ201610624286
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月3日 公開(kāi)號(hào)201610624286.X, CN 106086800 A, CN 106086800A, CN 201610624286, CN-A-106086800, CN106086800 A, CN106086800A, CN201610624286, CN201610624286.X
【發(fā)明人】張國(guó)鋒, 李曉波
【申請(qǐng)人】光馳科技(上海)有限公司