用于形成纳米层合光学涂层的系统

摘要

提供一种用于在基板上形成光学涂层的处理系统，其中光学涂层包括抗反射涂层和疏油涂层，系统包括：直线运输处理段，其配置成沿直线方向以单独且一次一个的方式处理和运输基板载具；定位在直线运输处理系统中的至少一个蒸发处理系统，蒸发处理系统配置用于形成疏油涂层；批处理段，其配置用于使基板载具一致地围绕轴线运输；定位在批处理段中的至少一个离子束辅助沉积处理室，离子束辅助沉积处理室配置用于沉积抗反射涂层的层；用于安装基板的多个基板载具；以及用于在直线运输处理段与批处理段之间转移基板载具而不使基板载具暴露于大气的器具。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求来自2017年7月19日提交的美国临时申请号62/534,438和2018年4月2日提交的美国临时申请号62/651,617的优先权，所述美国临时申请公开的全部内容通过引用的方式并入本文中。

背景

1.领域

本公开总体涉及光学涂层比如抗反射涂层的领域，以及涉及这样的光学涂层的制造。

2.相关技术

抗反射涂层(ARC)被用于诸如例如眼镜、平板玻璃(例如，汽车挡风玻璃)、平面屏幕显示器以及触摸屏之类的许多应用。在许多这些应用中，对ARC的要求包括在可见波长上的有效抗反射性、高透明度以及耐用性。当然，这些性质需以商业可接受的成本实现。

一般而言，在基板上形成ARC有两种方法：湿法和干法。干法利用沉积或溅射来层合具有交替的高折射率和低折射率的多个薄层。该方法提供层间界面处的优越粘合和对层厚度的高度准确的控制，但需相对高的生产成本。湿法涉及用湿溶液涂覆基板并在之后使溶剂变干。在该方法中也一样的，交替的低折射率层和高折射率层被形成，使得过程需要重复，导致与干法相比在层界面处相对较弱的粘合。

在例如美国专利9,482,789、8,358,467、6,532,112和5,106,671中描述了用于形成ARC的湿法以及干法的示例。

传统ARC的一个问题在于，大多数大批量(high volume)、有成本竞争力的ARC产生方法都不会产生足够耐划或耐磨的涂层，以致无法被用在经受连续使用或恶劣环境下使用的设备上。诸如手机之类的移动设备是传统ARC涂层无法满足的应用的示例。原因是对ARC的任何损坏都会使屏幕发出的光强烈折射，从而在设备中造成非常明显的缺陷。这种高度可见的缺陷消除了AR涂层的抗反射益处。

而且，光学堆叠(例如形成AR或彩色涂层的多层)中所用的膜中的应力可能非常高。这会导致在设备掉落或受到对玻璃表面的冲击的情况下破损增加。破损是针对移动设备制造商要求保修退货的很大原因，而破损增加的风险使制造商不希望使用膜。

相应地，本领域中存在对于可用于例如平板显示器和触摸屏中的改进的ARC的需求。此外，本领域中存在对于能以高生产量和商业上可接受的成本形成所述改进涂层的机械的需求。

发明内容

本公开的以下概要内容被包括，以提供对本发明的某些方面和特征的基本理解。该概要内容并非本发明的广泛综述，且同样地，该概要内容并不意图特别地标识本发明的关键或紧要元素或划定本发明的范围。其唯一目的在于以简化的形式呈现本发明的一些构思，作为以下呈现的更详细的描述的序言。

公开的实施例提供了一种系统，所述系统专门设计来形成具有改进的光学和机械性能、特别是高耐用性和耐划性的改进的光学涂层结构。公开的实施例采用能够在大批量制造中以可接受的商业成本实现的制造方法。

在公开的实施例中，光学涂层(例如ARC)利用多个超晶格结构(也称为纳米层合体)形成，每个超晶格结构具有交替折射率的纳米层，以产生改进的ARC结构。每个超晶格结构包括具有交替的组成和/或晶相、但匹配的折射率的至少两个纳米级的层(即一个双层)。多个超晶格结构以有效折射率交替的方式堆叠。超晶格结构的有效折射率即组成所述双层的两个纳米层的以纳米层厚度加权的平均折射率。在公开的实施例中，每个纳米层的厚度不超过30纳米，且更常规地在2-10nm的范围内。在一些实施例中，整个ARC结构都由纳米层构成。在替代实施例中，标准ARC层被形成，其中一个光学层(常规为最后一个光学层)由多个纳米层构成，形成硬的冠盖层(cap layer)。

在总体方面，提供了一种用于在基板上形成光学涂层的处理系统，其中，所述光学涂层包括抗反射涂层和疏油涂层，所述系统包括：直线运输处理段，直线运输处理段配置成沿直线方向以单独且一次一个的方式处理和运输基板载具；定位在直线运输处理系统中的至少一个蒸发处理系统，蒸发处理系统配置用于形成疏油涂层；批处理段，批处理段配置用于使基板载具一致地围绕轴线运输；定位在批处理段中的至少一个离子束辅助沉积处理室，离子束辅助沉积处理室配置用于沉积抗反射涂层的层；用于安装基板的多个基板载具；以及用于在直线运输处理段与批处理段之间转移基板载具而不使基板载具暴露于大气的器具。

在一个实施例中，批处理段包括行星处理室，其中多个载具绕着行星处理室的轴线旋转，而每个载具还绕其自身的轴线自旋。在另一实施例中，批处理系统包括以背对背的取向成两排布置的多个处理室，以及经过多个室形成轨迹(race track)的传送带，所述传送带接合多个基板载具并使多个基板载具一起一致地绕轨迹移动。

公开的实施例包括一种用于形成光学涂层的方法，所述方法包括：提供透明的基板；通过多次交替地形成具有第一折射率的第一折射率层和具有第二折射率的第二折射率层，使多个透明层附在基板上形成；其中形成多个透明层包括通过以下来形成至少一层：将透明基板置于溅射室中；激活溅射室以形成至少一个由不同材料的两个纳米层构成的双层，每个所述纳米层具有2-10纳米的厚度，通过使材料自靶溅射而同时将氧或氮离子注入到附在基板上形成的纳米层上而形成每个所述纳米层。方法可还包括在形成多个透明层之前将种子层直接形成到基板上。方法可还包括附在多个透明层上形成类金刚石涂层。方法可还包括：附在类金刚石涂层上形成硅层，附在硅层上形成氧化硅层，以及附在氧化硅层上形成防指印层。方法可还包括选择所述不同材料具有折射率n

附图说明

从参考以下附图所作的详细描述，本发明的其它方面和特征将显而易见。应当理解，详细描述和附图提供了本发明的各种实施例的各种非限制性示例，本发明由所附权利要求限定。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释和说明本发明的原理。附图旨在以图解的方式示出示例性实施例的主要特征。附图并不意图绘出实际实施例的每个特征，也不意图绘出所绘元件的相对尺寸，并且并未按比例绘制。

图1A图示出在美国专利6,532,112中公开的现有技术的ARC结构，而图1B-1D图示根据本发明的实施例的修改的ARC结构。

图2A-2C图示根据一个实施例的用于形成光学涂层的过程。

图3A-3C图示光学涂层的更多实施例，并且图3D图示具有DLC和防指印层的带中间保护粘合层的保护堆叠的实施例。

图4A-4C图示用于形成光学涂层的系统的实施例。

图5A-5D图示可用于图4A-4C的系统中的载具的实施例。

图6A和图6B图示用于形成光学涂层的系统的实施例。

图6C-6E图示可用于图6A和图6B的系统中的载具的实施例。

具体实施方式

现在将参考附图来描述用于制造光学涂层的发明系统与光学涂层的处理的实施例。不同实施例或其组合可以用于不同应用或用于获得不同的益处。根据寻求实现的结果，本文中公开的不同特征可部分或最大程度地、单独或与其它特征组合地加以利用，平衡优点与要求和约束。因此，将参考不同实施例来强调某些益处，但是所述益处并不限于所公开的实施例。即，本文中公开的特征并不限于对它们加以描述的实施例，而是所述特征可以与其它特征“混合及匹配”并结合在其它实施例中。

公开的实施例包括用于形成具有纳米层合结构的光学涂层的系统和方法。在本公开的上下文中，纳米层合体是交替的、不同组成的纳米层，每个纳米层具有不超过30nm的厚度。在各种公开的实施例中，当每个纳米层为2-10nm薄时，显示出有益的结果。纳米层合结构的腐蚀、磨损、刮划和硬度特性远大于单独各膜或厚度大于30nm的膜堆叠的腐蚀、磨损、刮划和硬度特性。

根据所公开的实施例，ARC层可以在各种晶体或非晶体基板上形成，例如玻璃(包括经处理的玻璃，比如Gorilla

光学膜基本上具有非常高的摩擦系数，这意味着尽管它们非常坚硬，但它们可能因反复的研磨接触而损坏。为保护光学涂层免于研磨磨损，光学膜需涂覆有润滑膜。在公开的实施方案中是高度氢化的DLC，其大体具有大于20％的氢。

另外，对于消费类显示产品，指印会降低显示器的视觉性能。这些类型的产品的最终表面还需具有防污或防指印涂层(也称为疏油涂层)。疏油涂层基本上利用碳氟化合物制成；然而，常规用于防指印应用的碳氟化合物材料很难粘合到DLC。为改善粘合，在DLC与AF涂层之间使用双层膜。薄的(约5埃的)硅膜被沉积在DLC上，以保护DLC免受用于形成第二SiO2层的氧的影响。因此，最终的膜堆叠是被DLC、随后被Si和SiO2且顶部被AF涂层覆盖的ARC。

为了以有成本竞争力的方式将这些膜沉积在消费品(比如，手机显示前盖玻璃和后盖玻璃、平板电脑、汽车显示器或计算机监视器)上，系统必须对于不同形状因数的基板非常灵活，但适应离子束辅助反应溅射纳米层合膜的要求调整。也就是说，优选地，系统应该能够同样有效地处理小基板——例如用于智能手表的基板——和大基板——例如用于计算机触摸屏的基板。

在具有易于改变基板尺寸和形状(比如针对2d和3d玻璃以及其它移动显示器所要求的)的灵活性的情况下，对于手机尺寸的显示器，每小时需要获得超过数百个基板的高生产量。移动设备显示器的尺寸在相当大的范围内变化，而用于应对宽范围的灵活性是系统在行业中具有成本竞争力的要求。

在公开的实施例中，系统利用小室，小室可以线性增加以便处理站的扩展。基板在载具上进行运输，载具允许快速地改变基板的尺寸和形状因数而不会破坏真空。该设计允许基板在通过处理室时旋转或振荡。旋转是对于小的2d或3d基板上的均匀边缘涂层是必需的。对于太大而无法旋转通过室的较大的2d基板需要振荡。振荡允许基板的前缘和后缘朝向沉积源倾斜恰当的时间量，以便均匀地涂覆边缘和表面。

在系统的批(处理)部中，载具在单轨运输中反复地行进通过沉积室。载具借助由单个马达驱动的带系统推进。在完成整批多层处理后，载具一次一个地通过锁而进入和离开批处理室。在系统的该部分中，载具仍在单轨上，但由磁性驱动轮单独驱动。在所有载具都被交换进和交换出批室后，下一个过程开始并使所有需要的层涂覆在新基板上。

在系统的直线非批处理部中，可以完成与高真空、高纯度、低颗粒批室不相容的另外的处理步骤。诸如蒸发防指印涂层作为最后一层被施加在移动显示器上之类的各过程在过程之间需要真空隔离。

在公开的实施例中，处理系统包括直线运动段和行星运动段，其中基板在两个部段之间运输而不破坏真空。基板安装在基板载具上，基板载具既用于直线运动段也用于行星批处理段。在一些公开的实施例中，载具在批处理段中时一致移动，但在直线运动段中时单独移动。当在批处理系统内时，载具围绕室的中心轴线旋转且还绕载具自身的轴线旋转。在批室中，基板移动经过若干个磁控管或离子源。这允许用于离子束辅助沉积(IBAD)或元模式(Metamode)处理，以沉积多个交替的氧化物层、氮化物层、氮氧化物层等。

在描述处理系统的实施例之前，以下是对寻求形成为玻璃涂层的膜结构的描述。

图1A图示了在美国专利6,532,112中公开的ARC结构，而图1B-1D图示了根据本发明实施例的修改的ARC结构。如现有技术所公开的，图1A中所示的ARC层由交替的、具有不同折射率的氧化物材料层构成。于是，在图1A的示例中，层2和层4由具有1.45-1.50折射率的SiO2构成，而层3和层5由具有2.1-2.3折射率的NbO构成。该布置结构被冠盖以在520nm的波长下具有1.9-2.1折射率的ITO层。

所公开的实施例通过以超晶格结构替换ARC层中的至少一层来增强ARC结构的性能，所述超晶格结构由交替的纳米层构成、具有与被替换层的折射率相似的有效折射率。图1B图示了一个示例，其中ITO冠盖层1被具有多个纳米层1’的超晶格纳米层合体替换。据报道，ITO层1具有1.9-2.1的折射率。相应地，在该示例中，各纳米层被选择为具有相似的折射率。根据一个实施例，ITO层1被十个交替的SiN纳米层和AlN纳米层替换，每个纳米层具有2.5nm的厚度，总计为25nm的厚度。SiN在520nm的波长下具有2.05的折射率。AlN在520nm的波长下具有2.15的折射率。纳米层合层1’将提供增强的机械性能，使ARC结构更耐用，并且如下所示，该纳米层合层具有2.10的有效折射率，与它所替换的ITO的折射率相同。

图1C图示了这样的实施例，其中层2被纳米层合结构2’替换。据报道，层2在520nm波长下具有1.45-1.50的折射率。相应地，在该示例中，各纳米层被选择为具有相似的折射率。在该示例中，纳米层合结构2’由16个交替的SiO层和Al

尽管图1B和图1C中的每者都图示了其中仅一个层被替换为纳米层合体的实施例，但是根据公开的实施例，任何数量个层都可被由具有相似折射率的材料构成的纳米层合体替换。实际上，在一些实施例中，所有的层都可被替换，如图1D的示例中示出的。

在图1D的示例中，ITO冠盖层1被纳米层合层1’替换，纳米层合层1’由SiN和AlN的十个交替的纳米层组成，每个纳米层具有2.5nm的厚度，总计为25nm的厚度。层2被纳米层合层2’替换，纳米层合层2’由SiO和Al

用于纳米层合体每层的材料都必须仔细挑选。为用作光学涂层，低AR层纳米层合堆叠的折射率应尽可能低，而用于高AR层纳米层合堆叠的折射率应具有尽可能高的折射率。但是，折射率并不是唯一重要的特性。对于坚固的纳米层合堆叠，单独各纳米层的硬度、剪切模量和应力也很关键。高折射率纳米层可以由以下(化学计量的和非化学计量的)光学膜的组合构成：ZrO、Y-ZrO、AlN、SiN、ZrN、TiO、CrO、CrN、CrTiO和CrTiN。低折射率纳米层可以由以下膜的组合构成：SiO、AlO、SiON、SiAlO。

在此上下文中，应当理解，术语低折射率和高折射率不用作定量测量，而是用作使得能够在交替层之间进行区分的相对描述符。在ARC语境中重要的不是折射率的特定值，而是低折射率层具有的折射率值充分低于高折射率的折射率值，从而产生所需的光学效果。

同样，重要的是纳米层的折射率匹配于它们在光学堆叠中的用途。对于高纳米层和低纳米层每者而言，组成两个交替的纳米层的材料的折射率越近，光学性能越好。实际上，如果纳米层合体内的两个纳米层的折射率相等，则不会有光学性能下降，因为在光学界面处反射的光量与(n1-n2)/(n1+n2)成比例。(n1-n2)/(n1+n2)的结果理想条件下对于纳米层合层内的纳米层应小于0.07，并且在高折射率纳米层合堆叠与低折射率纳米层合堆叠之间应大于0.1。

考虑图1D的示例，针对高折射率纳米层合体(例如层1’、层3’和层5’)的折射率差异为：(n1-n2)/(n1+n2)＝(2.15–2.05)/(2.15+2.05)＝0.02。使用报道的值，针对低折射率纳米层合体的折射率差异将为：(n1-n2)/(n1+n2)＝(1.77–1.46)/(1.77+1.46)＝0.09，高于要求的0.07。因此，如本文中所公开的，通过溅射来形成层是有利的。使用溅射值，得到(n1-n2)/(n1+n2)＝(1.67–1.48)/(1.67+1.48)＝0.06，在要求的0.07之内。高低之间的差异是通过考虑两层的厚度比进行计算的。纳米层合体1’具有如下的有效折射率：[(t1*n1)+(t2*n2)]/(t1+t2)，其中t＝厚度。因此，[(2.5*2.05)+(2.5*2.15)]/5＝2.10。层2’的有效折射率为[(2.5*1.48)+(2.5*1.67)]/5＝1.57。因此，这两层之间的差异为：(n1-n2)/(n1+n2)＝(2.10–1.57)/(2.10+1.57)＝0.14。

顺便提及，尽管在图1B-1D的示例中，纳米层合体内的所有纳米层都具有相同的厚度，但并不一定总是如此。例如，可以通过将AlN纳米层做得比SiN纳米层更厚来增加层1’的有效折射率。例如，AlN可设置为6nm，且SiN设置为3nm，在这种情况下，有效折射率将为：[(3*2.05)+(6*2.15)]/9＝2.12。同样，为了降低层2’的有效折射率，可以设置：[(5.5*1.46)+(2.0*1.67)]/7.5＝1.52。

从以上公开中可以看出，每个纳米层合体包括由具有相似折射率的两种不同材料组成的多个纳米层，其中各纳米层交替堆叠。因此，可以说双层，其中每个双层是两个纳米层的堆叠，两个纳米层各自由不同的材料构成，但具有相似的折射率。在该上下文中，对相似折射率的引用表示的是，相较于不同(种)纳米层合体内的纳米层的折射率而言，一种纳米层合体的双层内的一层的折射率的值与该双层内的另一纳米层的折射率值更为接近。即，与组成高折射率纳米层合体的任何双层的折射率相较而言，组成低折射率纳米层合体的双层的两种材料所具有的值更为接近彼此。

常规上，为了改善涂层的腐蚀、磨损、刮划和硬度，双层由各自具有从2-10纳米厚度的纳米层构成。使用双层来形成折射率交替的多个纳米层合体，从而产生期望的光学效果。在一些实施例中，反射涂层被创建。反射涂层可以形成在例如移动设备的背侧。在这些情况中，光学堆叠设计成反射期望的颜色，从而使移动设备看起来是彩色的。反射涂层设计成半波长(1/2λ)堆叠。相反，抗反射涂层形成在移动设备的显示侧，以消除或减少来自屏幕的光反射。抗反射涂层设计成四分之一波长堆叠(1/4λ)。所述波长即该堆叠寻求反射的波长。因此，为了产生对广泛波长进行反射的有效的ARC，多个纳米层合体应形成为具有不同的厚度。

在公开的实施例中，各纳米层由金属氧化物、氮化物或氮氧化物构成。一些示例包括：YsZ、Al

在一些实施例中，可以通过使材料合金化来改变任何层的折射率。例如，MgO可被用来合金化高折射率材料(例如ZrOx)或低折射率材料(例如AlOx)。合金化可以通过添加约8-10％的MgO实现，其将降低层的结晶温度。在另一示例中，可以将约10-12％的铬与钛合金化以提高韧性。锐钛矿(二氧化钛的三种矿物形式之一)具有2.4的高折射率但具有低的硬度，并因此是合金化的良好选择对象。钛本身可以用作改变折射率的合金剂。钽可以是用于改变高折射率材料性能的合金剂，而硼可以是用于改变低折射率材料性能的合金剂。

图2A-2C图示了根据一个实施例的用于形成光学涂层的过程。在图2A中，过程可以以如下开始：处理基板200的表面，例如使用等离子体或离子轰击。等离子体或离子轰击可包括氩和/或氢物质。在图2B中，在基板200的表面上形成种子层205，以设定晶体生长图案和/或改善粘合。种子层205可以为诸如ITO、SnxOy和WOx的材料，且利用离子束辅助沉积形成。在图2C中，纳米层合层210附在种子层205上形成。

转到图3A，图示了光学涂层(在该示例中是ARC)，所述光学涂层部分由标准层组成且部分由纳米层合体组成。在该示例中，基板300可以是玻璃，比如移动电话或其它移动设备或触摸屏的前玻璃。当被施加到显示器的玻璃上时，ARC可以提供增加的电池寿命并改善显示器在强光下的可视性。但是，对涂层的刮划会在设备上形成难看的区域。这种外观上的损坏是高度可见的，并且使得高磨损和使用率高的应用不希望使用这些膜。而且，现有技术的光学堆叠中所用的膜中的应力可能非常高。这会导致在设备掉落或受到对玻璃表面的冲击的情况下破损增加。破损是针对移动设备制造商要求保修退货的很大原因，而破损增加的风险使制造商不希望使用膜。因此，图3A的实施例被提供来增加涂层的耐用性，使得其可被用在显示设备中。

图3A的涂层包括多个交替的高折射率层和低折射率层。第一层是高折射率的常规薄层305，具有10nm的厚度。该层以及其余所有高n层均由Si

因此，总体而言，图3A的实施例提供了一种光学涂层，所述光学涂层包括多个具有第一折射率的第一层；多个具有第二折射率的第二层，所述第二折射率不同于第一折射率；其中，所述多个第一层和多个第二层附在基板上以交错方式交替形成、以来自所述多个第二层中的一层终止；以及附在所述一层上形成的顶层，顶层包括纳米层合体，所述纳米层合体具有多个双层，每个双层包括由不同材料构成的两个纳米层，使得顶层的有效折射率具有更接近于第一折射率而非第二折射率的值。另外，两种不同材料选择为使得满足表达式(n

图3B图示了。针对光学涂层的另一个实施例，其将替换图3A的结构。图3B的实施例提供了提升的耐用性，而且还允许修改低折射率层的有效折射率。具体地，在图3B中，所有的高n层都是标准层，而所有的低n层都是纳米层合体。层311由四个双层组成，每个双层具有5nm的SiO

替代地，为保持低折射率更接近于SiO

因此，总体而言，图3B的实施例提供了一种光学涂层，所述光学涂层包括多个具有第一折射率n

图3C中图示了光学涂层的另外的示例。在图3C的实施例中，所有的层都是纳米层合体。低n层合体与关于图2B描述的相同，但高n层已被替换为纳米层合体。在该示例中，第一层306是一个双层，该双层具有一个5nm的AlN纳米层和一个5nm的Si

因此，总体而言，图3C的实施例提供了一种光学涂层，该光学涂层包括：多个具有第一折射率的第一层；多个具有第二折射率的第二层，所述第二折射率不同于第一折射率；其中，所述多个第一层和多个第二层附在基板上以交错方式交替形成；其中，所述多个第一层中的每个包括第一纳米层合体，所述第一纳米层合体具有至少一个双层，所述双层由不同材料的两个纳米层构成，使得第一纳米层合体的有效折射率等于第一折射率；并且其中，所述多个第二层中的每个包括第二纳米层合体，所述第二纳米层合体具有至少一个双层，每个双层包括不同材料的两个纳米层，使得第二纳米层合体的有效折射率等于第二折射率。

另外，总体而言，图3C的实施例提供了一种光学涂层，所述光学涂层包括：多个具有第一折射率的第一层；多个具有第二折射率的第二层，所述第二折射率不同于第一折射率；其中，所述多个第一层和多个第二层附在基板上以交错方式交替形成；其中，所述多个第一层中的每个包括氧化物纳米层合体，所述氧化物纳米层合体具有至少一个氧化物双层，所述氧化物双层由第一氧化物纳米层和第二氧化物纳米层构成，所述第二氧化物纳米层具有与第一氧化物纳米层不同的材料，使得氧化物纳米层合体的有效折射率等于第一折射率；并且其中，所述多个第二层中的每个包括氮化物纳米层合体，所述氮化物纳米层合体具有至少一个氮化物双层，所述氮化物双层由第一氮化物纳米层和第二氮化物纳米层构成，所述第二氮化物纳米层具有与第一氮化物纳米层不同的材料，使得所述氮化物纳米层合体的有效折射率等于第二折射率。

纳米层需要具有受控的材料性能、(应力、硬度、化学计量)。为此目的，反应溅射离子辅助沉积是优选的方法。反应溅射允许化学计量膜的快速沉积，而离子辅助部分允许原子级的加热，这有助于控制沉积膜的应力、密度和硬度。此外，通过控制纳米层形成期间的溅射参数和气流，折射率可以调节成使得：对于组成纳米层合体内的双层的两个纳米层，(n

光学膜可能具有高摩擦系数，这意味着，尽管它们非常坚硬，但它们会因反复的研磨接触而损坏。为保护光学涂层免于研磨磨损，光学膜可涂覆有润滑膜。这通过图3A-3C中标记为DLC的虚线层示出。在该示例中，类金刚石涂层(DLC)膜是高度氢化的DLC，具有至少20％的氢。

另外，对于消费类显示器产品，指印会降低显示器的视觉性能。这些类型的产品的最终表面应具有防污或防指印(AF)涂层。常规用于防指印应用的碳氟化合物材料很难粘合到DLC。为改善粘合，在DLC与AF涂层之间使用双层膜。薄的硅膜沉积附在DLC上，以保护DLC免受用于产生第二SiO2层的氧的影响。在图3D中图示了所得的堆叠，但类似的DLC、Si、SiO2和AF的冠盖层也可形成在图3A-3C的任何实施例上。

可以看出，所提出的涂层包括不同材料的多个薄层，并且所述薄层利用不同工艺形成。优选的是，所有的层都在基板上形成，而在层形成期间不使基板暴露于大气。因此，系统应能够对所有不同的层作真空处理。由于这些过程需要不同的环境，因此系统需要包括不同的部段，每个部段调适为提供针对在其中实施的过程所需的特定环境。

图4A图示了用于形成以上实施例的光学涂层的系统的实施例，其中一些覆盖物被移除以暴露内部的元件。图4A的系统是模块化的，原因在于批处理室403和直线处理段405可以根据需要移除或添加。在图4A的系统中，ARC层在批处理室403中形成，而任何预处理、DLC和疏油层均在直线段405中完成。具体地，在图4A的实施例中，直线段405具有上通道407和下通道409，并且DLC和疏油层以及任何其它中间层可以在下通道409中形成，而任何预处理加工、例如等离子体处理可以在上通道中完成。基板安装到载具上并在系统内的整个处理过程中都保持在载具上。各载具在直线段405中独立移动，但在批处理室403中一起一致地移动。载具通过机械臂411在直线段405与批处理室403之间运输。载具经由升降器413在上通道407与下通道409之间转移。

图4B图示了图4A的系统，其中一个批室和两个机器人被移除以能够可视化下通道409。附图标记A指的是升降器413，而附图标记B指向光学DLC溅射室的位置，跟随在光学DLC溅射室后的可以是用于形成中间层的其它溅射室。附图标记C是真空隔离室，而附图标记D指向旁通处理模块，该旁通处理模块可以例如用于形成疏油层。附图标记E是高真空负载锁(load lock)，而附图标记F是用于从系统移除基板的粗真空负载锁。

图4C图示了批室与直线段的配对，所述配对形成图4A的模块化系统的构建块(为清楚起见未示出下通道)。可以尽需使用这些配对来形成系统，其中图4A图示了由三个配对构成的系统。如图4A中所示，每个相继部段的取向相对于相邻配对的取向成180度旋转取向。

批处理系统支撑多个载具，并在处理期间使载具绕中心轴线旋转。此外，载具绕它们自身的轴线自旋。当载具围绕室的轴线旋转时，基板移行(pass)通过多个处理站，从而形成组成ARC涂层的各种层。在图4C的示例中，每个批处理室中包括两个处理站，每个站具有用于形成IBAD处理的一个有闸门的溅射源和一个离子源。在操作中，一次只打开一个闸门，使得当载具围绕室的轴线旋转时所有的基板都相继被操作的溅射站溅射而形成一层。每个基板开展多次的、经过溅射源的移行，以建立适当的层厚度。当层厚度已被达到时，打开的闸门被关闭，且另一闸门被打开，并且过程继续进行到形成第二层。通过这种方式，两种不同的层可以交替地沉积在基板上，从而形成ARC。

例如，第一批处理系统可具有一个带硅靶的溅射源和一个带铌靶的溅射源，以及具有氧气供应。在载具被装载之后，打开铌源的闸门并吹送氧以形成第一NbO层。然后，关闭铌源的闸门，并打开硅的闸门，以形成SiO2层。在所有基板上都形成有适当厚度的SiO2之后，关闭硅闸门并打开铌闸门，以形成下一NbO层，且依此类推，直到完成ARC的整个堆叠为止。

如果希望形成图1B中所示的结构，则采用另一种批系统，其中一个靶为硅且一个靶为铝，并提供氮气源。然后，过程在使硅靶的闸门打开以形成SiN层与使铝靶闸门打开以形成AlN层之间交替。如果期望的是图1C中所示的结构，则使用氧气供应来形成交替的SiO2层和Al

在图4C中，附图标记A示出了维持批处理室内真空的两个Meissner阱。附图标记B示出了使批处理室403中的真空环境与直线段405中的真空环境分开的槽阀。附图标记C是直线运输段405。在图4C中，两个覆盖物被移除以暴露用于IBAD处理的溅射源D和离子源E。这种布置结构的特征在于，当批处理系统使用“行星”布置结构(其中正在使晶片围绕室的中心轴线旋转)时，载具可序列地且在真空中装载和卸载到行星系统上而没有使批处理室暴露到大气。此外，与批处理系统不相容的过程(例如DLC和疏油层)可以在直线段中一次在一个基板上完成。

附图标记F是载具自旋旋转马达，而附图标记G是主轨道旋转马达。即，马达G使所有的载具在轨道处围绕批室的中心轴线旋转，而马达F使每个载具绕其自身的轴线旋转。这种布置结构被称为行星室，因为载具围绕室的中心轴线旋转就像行星绕着太阳公转一样，同时每个载具还绕着其自身的轴线自旋就像板绕着其自身的轴线自旋一样。因此，可以说该系统由成对的联接到直线运输段的行星室组成，其中，充当行星的载具在行星室与行星室所联接的直线段之间可在真空中被转移。因此，载具既经历行星运动又经历直线运输运动。附图标记H图示了载具装载器，载具装载器用于在批室与直线段之间运输载具而不使暴露于大气。

在图4A-4C的系统中，当在批处理室中处理载具时，载具开展多次的、在每个溅射源前的移行。相反，当载具在直线段中时，载具开展单次的、在每个处理室中的移行。另外，当载具在批处理系统中时，载具与行星运动系统内的其它载具一起一致地移动，而当载具在直线运输段中时，载具与直线运输段内的其它载具独立无关地移动。当在批处理系统之一中完成处理时，行星旋转系统一次一个地将载具带到槽阀的位置，并且机械臂逐个地移走载具并在它们放置在直线运输段中。机器人可以将处理后的载具更换成待处理的新载具。

图5A-5D图示了载具的实施例，其中图5A是仰视图，图5B是侧视图，图5C是俯视图，而图5D是等轴视图。如图5C中所示，载具具有配置用于支撑基板510的顶板505。不同的顶板可配置成支撑一个大的或若干个小的基板510。因此，仅仅通过更换载具的顶板，系统就可被转变用于处理不同尺寸的基板。

载具通过运输段515而遍及系统进行运输，并且顶板505经由旋转段520附接到运输段515。当在批处理室内时，来自马达F(见图4C)的联动装置(linkage)接合旋转段520，以从而授予顶板绕顶板自身轴线的自旋旋转。载具的具有运输段和顶板的构造使得载具能够在直线段中被单独运输而且在批处理室中旋转。旋转段520还可为机械臂411提供接合机构，以便将载具从直线段运输到批处理室。

图6A和图6B图示了用于形成所公开实施例的光学涂层的直线运输系统的实施例。图6A是立体图，而图6B是顶部截面图。在图6A和图6B的实施例中，成对的处理室并排布置以形成批处理段605，并且一系列处理室被布置成单行以形成单个载具处理段610。在批处理段605中，室615可以成对地添加或去除，以增大或减小部段605的尺寸。在单个载具处理段610中，室620可以单独地添加或去除，以增大或减小部段610的大小。在批处理段中，相继的室之间没有隔离阀，从而使载具可以在轨迹路线中连续地通过相继的室，以使每个载具实施多次的、在每个室615中的移行。相反，直线处理段的各室620之间设置有隔离阀，并且每个载具仅实施单次的、在每个室620中的移行。

批段605可用于形成ARC的多个纳米层，而单个载具处理段可用于形成与ARC形成室的真空要求不相容的DLC、中间层和疏油涂层。因此，至少一个室615应为IBAD处理室，同时至少一个室620应为蒸发处理室。顺便提及，图6B图示出中间的室615被打开以能够进行系统维修。

图6A和图6B中的虚线箭头示出了载具在每段中的运输。在批处理段605中，载具循着轨迹路线以从而造访每个处理室615若干次。批处理段可具有若干个IBAD站615，其中每个站具有一种材料的靶，如关于图4A-4C的批处理描述的。每个溅射源具有闸门，并且一次可以打开一个或多个闸门，取决于溅射靶以及期望的层厚度。由于在室615之间没有设置隔离阀，因此优选的是，当打开一个闸门时，关闭两个紧邻的室的闸门，以免产生交叉溅射。

在载具通过轨迹经充足次数的处理而形成ARC层之后，载具一次一个地通过负载锁625而离开轨迹，并行进至单行式直线处理段610，以进行诸如形成DLC和疏油层之类的后处理。当载具完成它的后处理时，载具离开负载锁进入转台中，转台将载具送到装载/卸载段。

遍及系统，载具都自由安座在单条轨道上，但在批处理段605和单行式直线处理段610中动力被不一样地施加。具体地，在批处理段605中，单条轨道呈椭圆轨迹形状的形式，并且由单个马达驱动的传送带接合轨迹内的所有载具并使所有载具一起一致地移动。相反，在单行式直线处理段610中，单条轨道呈直的单轨的形式，并且单独的各磁性轮接合载具，使得每个载具可以单独且独立于其它载具地移动。通过这种方式，尽管在批处理系统中实施旁通处理，然而在直线段中实施静态处理，其中载具停在处理室620内并在载具静止时进行处理。

图6A和图6B中所示的批处理的一个特征在于，批处理段605内对置的室615之间没有视线。为清楚起见，在图6A中，对置的室被标识为615L和615R，即每个室615L与对应的室615R配对。因此，室615L的一个闸门可以被打开，且同时其对置的室615R的闸门也可以打开，其中在这两个室之间没有直视线，使得来自一个室的颗粒不会与对置的室的颗粒混合。对于行星批处理室，当然不是这种情况。

与图4A-4C的实施例一样，批处理段605可用于形成ARC，而直线段可用于形成DLC、中间层和疏油涂层。在图6A和图6B的示例中，四对的室615被示出。因此，两对可用于形成低n层的纳米层，而两对可用于形成高n层的两个纳米层。例如，第一对置对可以具有铝靶伴有氮气供应，第二对置对可具有硅靶伴有氮气供应，第三对置对可以具有铝靶伴有氧气供应，而第四对置对可以具有硅靶伴有氧气供应。在这种布置下，第一对置对的闸门可以打开以形成AlN纳米层，第二对的闸门可以打开以形成Si

在纳米层已经完全形成之后，载具离开批处理段605，并被单独地运输到直线处理段610中，其中DLC、中间层和疏油层可以在室620中形成。室620彼此可以通过闸阀625(仅示出其中的几个)隔离。室620可以是静态或旁通式处理站。在一个实施例中，DLC室是静态处理室，而疏油蒸发室是旁通室。如图6A中图示的，在直线处理段610中的处理完成之后，载具退离至转盘(carousel)635，转盘将载具运输到装载/卸载段上，其中已处理的基板从载具卸载，同时新的基板被装载到载具上。

图6C-6E图示了可用在以上描述的系统中的载具。在该示例中，载具具有两个可旋转的顶板630，两个可旋转的顶板经由旋转段640附接到运输基座635。基板650以竖直取向安装在顶板630上。该实施例的一个特征是不需要动力将自旋赋予顶板，从而消除了对马达F和联动装置的需求。相反，旋转段640包括与磁性条645接合的金属杆642。随着传输基座635移动，金属杆642沿着磁性条645运转，这促使金属杆自旋，从而使安装到顶板630上的基板旋转。

使用上述系统，提供了一种将涂层制造到玻璃基板上的方法，其中方法包括以下步骤：将基板装载到多个载具上；将多个载具运输到具有多个溅射源的批处理室中；使多个载具一致地在批处理室内运输，以多次使每个载具在溅射源前通过，从而在基板上形成抗反射涂层(ARC)的多个层；一次一个地将载具运输到包括多个直线处理室的直线运输段上，每个直线处理室配置成一次处理单个载具；操作至少一个直线处理室，以附在ARC上形成类金刚石涂层(DLC)；操作至少一个直线处理室，以附在DLC上形成疏油层。该工艺可以包括：在批处理载具来形成ARC的过程期间，使多个溅射源的闸门以一次一个的方式相继打开。

应该理解的是，本文中所述的工艺和技术并非固有地与任何特定装置相关，并且可以通过部件的任何适当组合来实现。此外，可以根据本文中所述的教导使用各种类型的通用设备。已经关于特定示例描述了本发明，这些示例在所有方面都旨在说明而不是限制。本领域技术人员将理解，许多不同的组合将适合于实践本发明。

此外，根据本说明书的考虑以及本文中所公开的发明的实践，本发明的其它实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。所描述的实施例的各个方面和/或部件可以单独使用或以任何组合使用。所意图的是，说明书和示例仅被认为是示例性的，而本发明的真实范围和精神由所附权利要求书指示。