本發(fā)明涉及掩膜板坯沉積，具體涉及一種大尺寸方形掩膜板坯的沉積裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、掩膜板行業(yè)的發(fā)展主要受下游平板顯示行業(yè)、半導(dǎo)體芯片行業(yè)、觸控行業(yè)和電路板行業(yè)發(fā)展的影響，與終端行業(yè)的主流消費電子、筆記本電腦、車載電子、網(wǎng)絡(luò)通信、家用電器、led照明、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療電子等產(chǎn)品的發(fā)展趨勢密切相關(guān)，掩膜板逐漸向高精度、大尺寸、全產(chǎn)業(yè)鏈方向發(fā)展。尤以產(chǎn)品尺寸趨向大型化的液晶電視開始占據(jù)主流市場后，其平均尺寸大約按照每年增加1英寸的速度平穩(wěn)增長。根據(jù)統(tǒng)計和預(yù)測，55英寸、65英寸、70英寸等大尺寸電視出貨量逐年增長。電視尺寸趨向大型化，導(dǎo)致國內(nèi)面板基板逐步趨向大型化，這直接決定了掩膜板產(chǎn)品尺寸將趨向大型化發(fā)展。2006年8代掩模板尺寸為850×400mm，然而，2018年10.5-11代掩模板尺寸已達到1620×1780mm。

2、在平板顯示制造和半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域，石英掩膜板以高純石英玻璃為基材，具有高透過率、高平坦度、低膨脹系數(shù)等優(yōu)點，通常應(yīng)用于高精度掩模板產(chǎn)品。高純石英基材生產(chǎn)工藝難度高，尤其是半導(dǎo)體用高精度及高世代面板用基材。大尺寸石英掩模板主要采用cvd法制取大尺寸圓砣后、經(jīng)冷熱加工后得到所需的產(chǎn)品。為了得到滿足實際使用的大尺寸石英產(chǎn)品，通常是先將cvd沉積制得的合成石英砣通過多次槽沉改形、均化以保證高光學(xué)均勻性和大尺寸要求。因此沉積石英砣需通過開料加工去掉外皮析晶層后，將石英砣分段選取足夠重量得槽沉母料，母料經(jīng)在槽沉爐內(nèi)多次成型擴大得到大尺寸毛坯件，所制毛坯件還需切邊和磨上下表面，產(chǎn)品工序流程復(fù)雜、料損大、成本也較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大尺寸方形掩膜板坯的沉積裝置及方法，在反應(yīng)室頂部設(shè)置一排生產(chǎn)燃燒器，以及分別位于生產(chǎn)燃燒器兩側(cè)的兩排均熱燃燒器，通過生產(chǎn)燃燒器沉積生長掩膜板坯，并通過兩側(cè)的均熱燃燒器將掩膜板坯的生長面高溫軟化攤平，沉積過程通過運動系統(tǒng)驅(qū)動模具池沿水平方向往復(fù)移動，實現(xiàn)一步沉積得到大尺寸方形掩模板的石英毛坯材，將其通過外形加工后直接用于掩膜板，無需再通過優(yōu)先制砣、加工選料和槽沉改形等工序的處理環(huán)節(jié)，簡化產(chǎn)品制備工序、降低材料不必要損耗、節(jié)省成本。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一方面提供了一種大尺寸方形掩膜板坯的沉積裝置，包括反應(yīng)室，以及設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)的模具池、模具托；

3、所述反應(yīng)室頂部中心線位置安裝一排生產(chǎn)燃燒器，所述生產(chǎn)燃燒器的兩側(cè)分別設(shè)置一排均熱燃燒器，且兩排均熱燃燒器與所述中心線平行設(shè)置，所述生產(chǎn)燃燒器用于沉積生長掩膜板坯，所述均熱燃燒器用于將掩膜板坯的生長面高溫軟化攤平；

4、所述模具托設(shè)置于所述模具池的正下方，且二者同心設(shè)置，用于支撐模具池；

5、所述模具托下方設(shè)置運動系統(tǒng)，用于驅(qū)動模具托及其上方模具池的上下移動及水平方向的往復(fù)移動，且水平移動方向與所述中心線垂直。

6、本發(fā)明通過設(shè)置于反應(yīng)室頂部中心線位置的生產(chǎn)燃燒器投料沉積生產(chǎn)掩膜板坯，通過設(shè)置于生產(chǎn)燃燒器兩側(cè)的均熱燃燒器降低模具池水平方向的溫度梯度，并將沉積生長的掩膜板坯表面高溫軟化熔融攤平，提高沉積生長的掩膜板坯的均勻度，確保其高光學(xué)均勻性；進一步通過運動系統(tǒng)的水平往復(fù)驅(qū)動，使得沉積掩膜板坯的反應(yīng)面和熔融面有效擴大，一步沉積大尺寸方形掩膜板坯，將掩膜板坯通過外形加工后可直接用于掩膜板行業(yè)，切片即得大尺寸掩膜基片；無需通過優(yōu)先制砣、加工選料和槽沉改形等工序處理環(huán)節(jié)，節(jié)省產(chǎn)品制備工序、降低材料不必要損耗、節(jié)省成本、提高生產(chǎn)效率，相比傳統(tǒng)單燈沉積的方式，生產(chǎn)效率提升300％以上。

7、進一步的，所述模具池在水平方向往復(fù)移動的區(qū)間為±d，所述模具池水平移動方向的寬度為2d，所述兩排均熱燃燒器之間的間距為(1-2)d，其中，400mm≤d≤600mm。起始狀態(tài)，模具池的中心線位于一排生產(chǎn)燃燒器的正下方。

8、進一步的，所述模具池垂直于水平移動方向的寬度為500-1500mm。

9、進一步的，所述生產(chǎn)燃燒器的數(shù)量為≥3的奇數(shù)，例如3、5、7、9等，且位于中間的生產(chǎn)燃燒器設(shè)置于所述反應(yīng)室中心線的中心點，所述均熱燃燒器與所述生產(chǎn)燃燒器的數(shù)量及分布一致。

10、進一步的，所述反應(yīng)室底部均勻布設(shè)若干補風(fēng)口，用于通入過濾后的空氣；所述反應(yīng)室側(cè)面環(huán)向均勻布設(shè)若干排廢口，用于排出廢氣；所述反應(yīng)室側(cè)面的下部設(shè)置出爐口，用于模具池的進出。

11、進一步的，所述出爐口處設(shè)置爐門，生產(chǎn)過程爐門關(guān)閉。

12、進一步的，所述反應(yīng)室為封閉腔室，為沉積反應(yīng)提供生長空間區(qū)；所述反應(yīng)室和模具池的材料為高純耐火材料，例如氧化鋁，具有良好的耐熱震性及強度性能。

13、進一步的，所述生產(chǎn)燃燒器和均熱燃燒器的燈口端部伸入反應(yīng)室內(nèi)5-10mm。

14、進一步的，所述生產(chǎn)燃燒器和均熱燃燒器的安裝角度與水平面夾角為85°-90°。

15、本發(fā)明第二方面提供第一方面所述大尺寸方形掩膜板坯的沉積裝置的工作方法，包括如下步驟：

16、s1、準備階段：通過補風(fēng)口通入空氣，并通過生產(chǎn)燃燒器和均熱燃燒器通入氮氣吹掃；

17、s2、待產(chǎn)階段：將生產(chǎn)燃燒器切換為氫氣噴出，點火后再切換為氫氧氣噴出，待爐溫升至200℃以上，將均熱燃燒器切換為氫氧氣噴出；

18、s3、生產(chǎn)階段：待爐溫升至沉積溫度，通過生產(chǎn)燃燒器通入四氯化硅，并維持原有氫氧氣的通入，在模具池內(nèi)沉積生長石英掩膜板坯，啟動運動系統(tǒng)，模具池開始水平往復(fù)移動并同步下降；

19、s4、生產(chǎn)結(jié)束階段：停止四氯化硅的通入，待模具池內(nèi)石英掩膜板坯上表面燒平后結(jié)束生產(chǎn)燃燒器和均熱燃燒器的氫氧氣通入，同時關(guān)閉運動系統(tǒng)；

20、s5、出爐階段：待爐溫下降至100℃以下，打開出爐口，啟動運動系統(tǒng)的水平移動將模具池移出反應(yīng)室，分離得到石英掩膜板坯。

21、進一步的，s1中，所述補風(fēng)口通入空氣的流速為2.5±0.5m/s。

22、進一步的，s3中，所述沉積溫度為1300±50℃，四氯化硅的通入流量為10l/min。

23、進一步的，所述生產(chǎn)燃燒器噴燈底端與模具池內(nèi)沉積生長表面保持250-350mm的恒定燈距，所述模具池水平移動的速度為1-25mm/s。

24、進一步的，所述石英掩膜板坯經(jīng)冷加工去除表層后，切片并精加工得到石英掩膜基片。

25、本發(fā)明的有益效果：

26、本發(fā)明通過設(shè)置于反應(yīng)室頂部中心線位置的生產(chǎn)燃燒器投料沉積生產(chǎn)掩膜板坯，通過設(shè)置于生產(chǎn)燃燒器兩側(cè)的均熱燃燒器降低模具池水平方向的溫度梯度，并將沉積生長的掩膜板坯表面高溫軟化熔融攤平，提高沉積生長的掩膜板坯的均勻度，確保其高光學(xué)均勻性。

27、本發(fā)明進一步通過運動系統(tǒng)的水平往復(fù)驅(qū)動，使得沉積掩膜板坯的反應(yīng)面和熔融面有效擴大，一步沉積大尺寸方形掩膜板坯，將掩膜板坯通過外形加工后可直接用于掩膜板行業(yè)，切片即得大尺寸掩膜基片。

28、本發(fā)明工序簡單，無需通過優(yōu)先制砣、加工選料和槽沉改形等工序處理環(huán)節(jié)，節(jié)省產(chǎn)品制備工序、降低材料不必要損耗、節(jié)省成本、提高生產(chǎn)效率，相比傳統(tǒng)單燈沉積的方式，生產(chǎn)效率提升300％以上。