真空鍍膜-第二講(共六講)課件

第二講真空鍍膜

設(shè)備性能及其匹配第二講真空鍍膜

設(shè)備性能及其匹配1一.凡是真空鍍膜設(shè)備

都由以下配置組成真空系統(tǒng)----機(jī)械泵（羅茨泵）+油擴(kuò)散泵無油泵組（分子泵冷凝泵鈦擴(kuò)散吸附泵）+管道閥門冷阱+真空室+冷卻系統(tǒng)+真空測量一.凡是真空鍍膜設(shè)備

都由以下配置組成真空系統(tǒng)---2低真空的獲得獲得低真空常采用機(jī)械泵，機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在大氣壓下開始工作，極限真空度一般為1.33~1.33×10-2Pa，抽氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔體積V的大小有關(guān)，一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。

低真空的獲得3旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子的圓柱形空腔內(nèi)切位置上，空腔上連接進(jìn)氣管和出氣閥門。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋片，旋片間用彈簧連接，使旋片緊壓在定子空腔的內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由馬達(dá)帶動的，定子置于油箱中，油起到密切、潤滑與冷卻的作用。旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定4真空鍍膜-第二講(共六講)課件5當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動時，空氣由被抽容器通過進(jìn)氣管被吸入，旋片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動使與進(jìn)氣管相連的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而氣體就不斷地被吸入。當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到一定位置時，另一旋片把被吸入氣體的區(qū)域與被抽容器隔開，并將氣體壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以頂開出氣口的活塞閥門而被排出泵外，轉(zhuǎn)子的不斷轉(zhuǎn)動使氣體不斷地從被抽容器中抽出。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動時，空氣由被抽容器通過進(jìn)氣管被吸入，旋片隨著6高真空的獲得目前，廣泛使用的獲得高真空的泵就是擴(kuò)散泵。擴(kuò)散泵是利用氣體擴(kuò)散現(xiàn)象來抽氣的，它不能直接在大氣壓下工作，而需要一定的預(yù)備真空度（1.33~0.133Pa）。油擴(kuò)散泵的極限真空度主要取決于油蒸汽壓和氣體分子的反擴(kuò)散，一般能達(dá)到1.33×10-5~1.33×10-7Pa。抽氣速率與結(jié)構(gòu)有關(guān)，每秒幾升~幾百升不等。高真空的獲得目前，廣泛使用的獲得高真空的泵就是擴(kuò)散泵。擴(kuò)散泵7

油擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)如示意圖

油擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)如示意圖8真空鍍膜-第二講(共六講)課件9真空中可近似地看作是沒有氣體“污染”的空間，因為真空中氣體分子密度很低，被鍍膜料的分子被氣體分子撞碰的機(jī)會很低，在自由程以內(nèi)才被鍍在基片上成膜。目的：為了獲得一定的真空環(huán)境真空中可近似地看作是沒有氣體“污染”的空間，因為真空10真空度單位

和區(qū)域劃分

真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通常用壓力值表示。1958年，第一界國際技術(shù)會議曾建議采用“托”(Torr)作為測量真空度的單位。國際單位制(SI)中規(guī)定壓力的單位為帕(Pa)。我國采用SI規(guī)定。真空度單位

和區(qū)域劃分

真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通111標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1atm)≈1.013×105Pa(帕)1Torr≈1/760atm≈1mmHg1Torr≈133Pa我國真空區(qū)域劃分為：粗真空、低真空、高真空、超高真空和極高真空。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1atm)≈1.013×105Pa(帕)12粗真空低真空

高真空超高真空極高真空粗真空13分為熱阻蒸發(fā)，蒸發(fā)低溫材料如金屬，ZnS等。電子槍蒸發(fā)——蒸高溫材料高頻感應(yīng)蒸發(fā)電弧加熱蒸發(fā)磁控濺射蒸發(fā)激光加熱蒸發(fā)等幾種還有離子鍍蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)14真空鍍膜-第二講(共六講)課件15真空鍍膜-第二講(共六講)課件16真空鍍膜-第二講(共六講)課件17真空鍍膜-第二講(共六講)課件18真空鍍膜-第二講(共六講)課件19每種蒸發(fā)手段均包括：蒸發(fā)器+電源控制系統(tǒng)（高壓電源、滅弧系統(tǒng)、燈絲電源、束斑偏轉(zhuǎn)掃描電源）每種蒸發(fā)手段均包括：蒸發(fā)器+電源控制系統(tǒng)（高壓電源、滅弧系統(tǒng)20膜厚和蒸發(fā)速率控制系統(tǒng)各類光學(xué)膜厚控制儀石英晶體監(jiān)控儀IC/5,MD-360C,FTM-ⅢB由微機(jī)控制的自動控制系統(tǒng)膜厚和蒸發(fā)速率控制系統(tǒng)21真空鍍膜-第二講(共六講)課件22真空鍍膜-第二講(共六講)課件23真空鍍膜-第二講(共六講)課件24真空鍍膜-第二講(共六講)課件25真空鍍膜-第二講(共六講)課件26真空鍍膜-第二講(共六講)課件27真空鍍膜-第二講(共六講)課件28（4）蒸發(fā)輔助系統(tǒng)

（工藝條件）A-基片轉(zhuǎn)動系統(tǒng)B-基片支架和均勻性修正擋板系統(tǒng)C-基片加熱系統(tǒng)D-離子輔助蒸發(fā)系統(tǒng)和等離子體源E-真空測量、充氣、壓強(qiáng)控制系統(tǒng)F-水汽捕集系統(tǒng)（Polycold)G-水冷卻系統(tǒng)H-供氣恒壓系統(tǒng)M-電、氣、水報警制動系統(tǒng)N-離子轟擊系統(tǒng)（有離子源配置時則免配）（4）蒸發(fā)輔助系統(tǒng)

（工藝條件）A-基片轉(zhuǎn)動系29C-基片加熱系統(tǒng)C-基片加熱系統(tǒng)30真空鍍膜-第二講(共六講)課件31真空鍍膜-第二講(共六講)課件32真空鍍膜-第二講(共六講)課件33真空鍍膜-第二講(共六講)課件34真空鍍膜-第二講(共六講)課件35D-離子輔助蒸發(fā)系統(tǒng)和等離子體源

D-離子輔助蒸發(fā)系統(tǒng)和等離子體源

36真空鍍膜-第二講(共六講)課件37真空鍍膜-第二講(共六講)課件38真空鍍膜-第二講(共六講)課件39真空鍍膜-第二講(共六講)課件40真空鍍膜-第二講(共六講)課件41真空鍍膜-第二講(共六講)課件42真空鍍膜-第二講(共六講)課件43G-水冷卻系統(tǒng)

G-水冷卻系統(tǒng)

44真空鍍膜-第二講(共六講)課件45（5）整機(jī)的電氣與自動化控制系統(tǒng)PLC程控真空系統(tǒng)、基底加熱和轉(zhuǎn)動晶控儀與電子槍、擋板的聯(lián)動控制整機(jī)的全自動化（5）整機(jī)的電氣與自動化控制系統(tǒng)PLC程控真空系統(tǒng)、基底加熱46真空鍍膜-第二講(共六講)課件472總的要求：具有高性能，可操作性好，高穩(wěn)定和高效率，適合高品質(zhì)薄膜的規(guī)?；a(chǎn)及其試驗。其中高效率生產(chǎn)是主要目的之一。高效率生產(chǎn)：高效益，設(shè)備的穩(wěn)定性和好工藝，低成本（人工，材料耗材等）2總的要求：具有高性能，可操作性好，高穩(wěn)定和高效率，483分類分為通用設(shè)備和專用設(shè)備兩種，前者配置齊全，價位較高；后者不要求齊全，但必須有針對性的齊備配置，價位相對較低。

3分類分為通用設(shè)備和專用設(shè)備兩種，前者49如日本“光弛”公司的OTFC-1100DB型鍍膜機(jī)為一種通用型的高檔光學(xué)鍍膜設(shè)備。適合大面積制備各種光學(xué)膜。如日本“光弛”公司的NBPF-2型鍍膜機(jī)為制備光通信業(yè)DWDM干涉濾光片的專用鍍膜機(jī)，工件面積只有250mm，配備光控+晶控，EB×2+RF源，基板1500r/m高速旋轉(zhuǎn)，并精確溫控，中心波長的不均勻性<0.1nm（

70mm內(nèi))，成膜時間>12小時，中間不能間斷。前者價位65萬$/臺。后者100萬$/臺。

如日本“光弛”公司的OTFC-110050真空鍍膜-第二講(共六講)課件51真空鍍膜-第二講(共六講)課件52真空鍍膜-第二講(共六講)課件53真空鍍膜-第二講(共六講)課件54真空鍍膜-第二講(共六講)課件55真空鍍膜-第二講(共六講)課件56真空鍍膜-第二講(共六講)課件57再如韓國“韓一”和“因泰克”兩家生產(chǎn)的鍍膜機(jī)大都是用晶控實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的專用設(shè)備，每臺30萬$/臺套價位。

再如韓國“韓一”和“因泰克”兩家生產(chǎn)的鍍膜機(jī)58真空鍍膜-第二講(共六講)課件59真空鍍膜-第二講(共六講)課件60再如德國“萊寶公司”的HEL10S磁控濺射鍍膜機(jī)和日本“新科隆公司”的RAS磁控濺射鍍膜機(jī)是最新研制出用于大面積生產(chǎn)光學(xué)薄膜的專用機(jī)，可制備出膜層結(jié)構(gòu)致密，牢固，無漂移的高品質(zhì)薄膜，而且效率非常高，打破了濺射機(jī)產(chǎn)量低的局限。這兩種濺射機(jī)價位為120~160萬$/臺套。再如德國“萊寶公司”的HEL10S磁控濺射61真空鍍膜-第二講(共六講)課件62真空鍍膜-第二講(共六講)課件63RadicalAssistedSputteringRAS-1100SHINCRONRadicalAssistedSputtering644主要配置可歸為以下：1）真空性能：高抽速，低漏氣率，穩(wěn)定的低壓強(qiáng)（離子源所需一定的氣流量和低壓強(qiáng)）→選材和加工+密封性好。2）光控+晶控—精確的監(jiān)控（方法，標(biāo)定，精度和穩(wěn)定性）。3）高性能電子槍+可記憶X-Y掃描控制機(jī)---不打坑的穩(wěn)定蒸發(fā)。4）冷水機(jī)（+18~22℃）或POLYCOLD冷阱（-160℃）---防返油，提高抽速，抽水份。5）穩(wěn)定性能高的離子源---長時間的穩(wěn)定輸出離子束流。4主要配置可歸為以下：1）真空性能：高抽速，低漏氣率，穩(wěn)定的656）氣體流量控制儀（壓強(qiáng)度+流量計）。7）基板工件架的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)及其夾具方式。室外電機(jī)和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)傳動，磁流體密封轉(zhuǎn)速無機(jī)變速上下左右擺動<±1mm（托盤可調(diào)，仿光弛結(jié)構(gòu)，成都維特公司）8）基板均勻加熱（PID三路可調(diào)）關(guān)鍵是用金屬針式表面溫度計測量9）自動化控制

PLC程控+微機(jī)----人機(jī)對話（OPTORON將膜系設(shè)計參數(shù)結(jié)果自動輸入自控系統(tǒng)減少失誤）6）氣體流量控制儀（壓強(qiáng)度+流量計）。66強(qiáng)調(diào)的幾個具體問題一.關(guān)于防止擴(kuò)散泵返油問題

1.選擇優(yōu)質(zhì)的油擴(kuò)散泵——目前沈陽泵

2.采用有效的冷阱——邁斯鈉擋板（雙人字形+低溫冷卻）

3.大型鍍膜機(jī)采用有效的高真空抽氣組合

——低溫冷卻擋板（冷阱）+油擴(kuò)散泵——有效、低價、容易維護(hù)強(qiáng)調(diào)的幾個具體問題一.關(guān)于防止擴(kuò)散泵返油問題67二.關(guān)于工件架形式的選擇

工件架有幾種

1.平板式-適合大平面基片，如反射鏡、保護(hù)鏡、濾光片

2.不同半徑的圓帽式-適合曲率半徑較大的工件且量大。

3.三片或四片式圓帽夾具-同上，易裝卸

4.自轉(zhuǎn)+公轉(zhuǎn)=行星式夾具

-適合對膜厚均勻性要求嚴(yán)格的工件

-以犧牲裝載量為代價

5.下傳動塔式工件架

-比圓帽式均勻，裝載量提高近一倍二.關(guān)于工件架形式的選擇

工件架有幾種68真空鍍膜-第二講(共六講)課件69真空鍍膜-第二講(共六講)課件70真空鍍膜-第二講(共六講)課件71真空鍍膜-第二講(共六講)課件72三.關(guān)于晶體監(jiān)控問題石英晶體監(jiān)控即微量平衡法，天平法（QCM），是最直接、最簡單的膜厚監(jiān)控方法。它可以精確的控制速率。并通過PLC驅(qū)動擋板，與系統(tǒng)軟件（控制）相連則可實現(xiàn)鍍膜整個過程的監(jiān)控。如MD-360C，同電子槍轉(zhuǎn)動聯(lián)動，控制蒸發(fā)速率，SiO2--±

0.5A/s,TiO2--±0.1A/s,驅(qū)動蒸發(fā)擋板的開閉，很自如，可鍍多層膜，IR-cut。但是其精度有限。原因：

1.監(jiān)控的膜層質(zhì)量、幾何厚度d、而不是膜層的光學(xué)厚度nd。

2.在低溫下穩(wěn)定，受高溫時晶體很敏感，長時間加熱環(huán)境下，會給膜層帶來較大誤差。三.關(guān)于晶體監(jiān)控問題石英晶體監(jiān)控即微量平73光學(xué)監(jiān)控是最精確（直觀）監(jiān)控膜厚的方法其膜厚可直控或間控但對放大器提供的高壓電源和燈絲電源有嚴(yán)格要求光學(xué)監(jiān)控是最精確（直觀）監(jiān)控膜厚的方法74最佳的匹配方法用晶體監(jiān)控蒸發(fā)速率為主，監(jiān)控超薄層用高精度光控儀監(jiān)控膜厚-日本和韓國的高精度光學(xué)鍍膜機(jī)均用此方法-最復(fù)雜的設(shè)備還配有寬波段光學(xué)監(jiān)控儀，可以對鍍膜情況進(jìn)行實時監(jiān)控、實時評定，如果出現(xiàn)誤差，可對剩余膜層重新優(yōu)化設(shè)計，使膜系恢復(fù)到誤差前的水平。最佳的匹配方法用晶體監(jiān)控蒸發(fā)速率為主，監(jiān)控超薄層75真空鍍膜-第二講(共六講)課件76真空鍍膜-第二講(共六講)課件77真空鍍膜-第二講(共六講)課件78真空鍍膜-第二講(共六講)課件79四.膜層均勻性問題-大鍍膜機(jī)、大批量生產(chǎn)必須首選解決的問題膜厚監(jiān)控只是真空室里單點的膜層厚度，一般是工件架的中心位置。而遠(yuǎn)離中心的基片是無法均勻厚度的。施加修正擋板可以獲得一定的均勻性，但需要多次修正，而且不能保證一致性，其主要原因是來自電子槍蒸發(fā)特性的不穩(wěn)定性和蒸發(fā)材料的不同。蒸發(fā)特性的不穩(wěn)定性主要是：束流不穩(wěn)、掃描不穩(wěn)、束斑打坑、蒸發(fā)角度變化。必須選擇一組高性能的電子槍四.膜層均勻性問題-大鍍膜機(jī)、大批量生產(chǎn)必須首選解決的問題80真空鍍膜-第二講(共六講)課件81真空鍍膜-第二講(共六講)課件82真空鍍膜-第二講(共六講)課件83五.介紹北京SP1500鍍膜機(jī)技術(shù)協(xié)議書一真空指標(biāo)1測試條件：所有測試都是在潔凈的真空室和裝有干凈的擋板條件下。2測試方式：

a在乙方工廠現(xiàn)場驗收作為第一次真空指標(biāo)測試。

b設(shè)備到公司后，安裝調(diào)試完畢后進(jìn)行第二次真空指標(biāo)測試。

c設(shè)備運(yùn)行一個月后，在設(shè)備進(jìn)行徹底清潔保養(yǎng)后，進(jìn)行第三次真空指標(biāo)測試。3極限真空：

a真空室的極限壓力在有深冷的情況下，12小時內(nèi)達(dá)到8×10-5Pa。

b真空室的極限壓力在沒有深冷的情況下，12小時內(nèi)達(dá)到3×10-4Pa。

五.介紹北京SP1500鍍膜機(jī)技術(shù)協(xié)議書一真空指標(biāo)844抽速：

a在沒有深冷，不開加熱的情況下大氣到5×10-3Pa時間小于15分鐘。

b在沒有深冷，開加熱到200℃的情況下，經(jīng)過三次以上加熱抽空過程以后，再進(jìn)行測試時，大氣到5×10-3Pa時間小于25分鐘。

c在有深冷，不開加熱的情況下大氣到5×10-3Pa時間小于10分鐘。

d在有深冷，開加熱到200℃的情況下，經(jīng)過三次以上加熱抽空過程以后，再進(jìn)行測試時，大氣到5×10-3Pa時間小于15分鐘。5升壓率：不開加熱，無深冷的情況下，從2×10-3Pa到1×10-1Pa時間大于20分鐘。4抽速：85二工藝指標(biāo)1鍍制反藍(lán)濾光片，連續(xù)鍍制3次。50%透過率截止波長定位精度為500nm±5nm（罩內(nèi)均勻性和每次鍍膜之間一致性的綜合指標(biāo)），通帶（520nm-650nm)平均透過率大于90%，最低透過率大于88%。所用基材為GE公司HP92SPC基片，鍍制上述膜系，之后用100℃沸水煮5分鐘后劃百格，3M膠帶測附著力無任何脫膜情況。2使用甲方提供的PET貼膜鋼化玻璃（沖擊高度平均50cm以上）鍍制C款產(chǎn)品，鍍貼膜面連續(xù)5次，每次20片樣片滿足；沖擊高度平均40cm以上；100℃沸水煮5分鐘后劃百格再取5片用3M膠帶測試無任何脫膜情況；光譜符合C款產(chǎn)品的要求。3在玻璃基材上鍍制IR-CUT，連續(xù)兩爐。420-620nm平均透過率大于92%，最低透過率大于88%。50%透過率截止波長定位精度為650nm±5nm。700nm-1000nm平均透過率小于2%，最大透過率小于3%。用100℃沸水煮5分鐘后劃百格，3M膠帶測試附著力無任何脫膜情況。二工藝指標(biāo)86三機(jī)器配置1真空抽氣系統(tǒng)

a兩臺2X-70南光旋片泵做主泵，一臺2X-15南光做維持泵。

b兩臺蘭州KT-600擴(kuò)散泵。

c一臺ZJP-600浙江真空羅茨泵。

d深冷：真空室外管道的回口溫度在開制冷狀態(tài)下10分鐘內(nèi)達(dá)到-120℃以下，兩路輸出。

e

裝有預(yù)抽閥，防止湍流。

f

真空管道和閥門使用SUS304不銹鋼。兩個前級閥門KF-100，高閥使用600mm兩位一體。

g

保證擴(kuò)散泵不返油，真空室和真空過渡室不受油氣污染。擴(kuò)散泵口加裝氟利昂冷阱和深冷冷阱。

h

前級管道留有兩個KF25接口。三機(jī)器配置872工件轉(zhuǎn)動和夾具系統(tǒng)

a轉(zhuǎn)架上置式，電機(jī)主軸在真空室外頂部。

b球型夾具可分為四塊，獨立拆卸，兩套厚度為3mm左右的不銹鋼夾具

c轉(zhuǎn)架尺寸待定，尺寸附圖紙。工件架尺寸不能小于1400mm。

d上下左右位移小于±2mm。

e轉(zhuǎn)動3~25轉(zhuǎn)/分鐘，無極變速可調(diào)。3加熱烘烤

a最高溫度300℃，恒溫精度±5℃，采用加熱器上烘烤，進(jìn)口數(shù)顯溫控表，PID調(diào)節(jié)。

b

夾具表面烘烤溫度均勻，溫度差不超過±5℃，夾具表面溫度與設(shè)定值小于10℃。2工件轉(zhuǎn)動和夾具系統(tǒng)884冷卻水系統(tǒng)

a有總水壓報警器并顯示壓力，有機(jī)械泵羅茨泵組、每個擴(kuò)散泵、電子槍、離子源、晶控、大門真空室、低溫捕集泵、蒸發(fā)舟等需要冷卻水冷卻的部分有各自的水流開關(guān)和手閥，并預(yù)留足夠進(jìn)出水口。

b有冷水截止閥，在開門后，真空室，離子源，電子槍，晶控自斷冷水。5操作控制

a采用PLC工業(yè)電腦組態(tài)軟體通訊進(jìn)行控制。b在人機(jī)界面上實現(xiàn)以下模式的全部控制：

1）維護(hù)操作模式，無保護(hù)無條件。

2）手動操作模式，可分別控制各閥門、泵、電子槍、離子源、流量計、壓電閥等各個部件。4冷卻水系統(tǒng)896.整機(jī)a.所有密封圈使用氟橡膠，耐高溫。b.真空室、過渡真空室、高閥擴(kuò)散泵介面室、初抽、預(yù)抽管道、螺絲等均要不銹剛304材料制造，其他非不銹鋼件的使用需要甲方認(rèn)可。c.水管、氣管接頭全部使用快速連接、方便安裝、拆卸。6.整機(jī)907.電子束蒸發(fā)系統(tǒng)a.電子槍可試用實力源提供e型磁偏轉(zhuǎn)270°的電子槍，如果效果不好，實力源公司立刻換成中方蓋德EEG-10C型的e型磁偏轉(zhuǎn)270°電子槍，相關(guān)費(fèi)用由實力源公司承擔(dān)。功率10KW,加速電壓6KV、8KV、10KV三擋切換。束流0-1A可調(diào)，XY方向掃描，針對每個坩堝可各自設(shè)定、記憶。預(yù)置掃描幅度，配手持遙控盒。坩堝為180mm六位坩堝，帶回零位功能，坩堝定位精度±0.5度，另外預(yù)留2個電子槍安裝位置。

7.電子束蒸發(fā)系統(tǒng)91b.電子槍單槍單電源，最大蒸發(fā)速率TiO2大于10埃/秒，SiO2大于40埃/秒，束流穩(wěn)定性TiO2<±3mA。二氧化鈦沉積速率偏差小于±0.1埃/秒，二氧化硅沉積速率偏差小于±0.5埃/秒。c.電子槍燈絲槍頭備用一套，坩堝備用2套。b.電子槍單槍單電源，最大蒸發(fā)速率TiO2大于10埃/秒，S928離子源a.大功率離子源，額定陽極電壓150V，額定陽極電流100A。b.額定功率下可連續(xù)穩(wěn)定工作10小時以上，陽極電流波動在5%內(nèi)。9膜厚控制a.MDC360C(雙探頭)高溫型石英晶體膜厚儀，晶體探頭從上往下安裝，探頭高度與監(jiān)控片一致。b.光控系統(tǒng)待定。8離子源93六.如何使用好鍍膜機(jī)1工藝人員和設(shè)備維護(hù)人員要各負(fù)其責(zé)互相支持、互相理解-目標(biāo)只有一個-讓鍍膜機(jī)發(fā)揮最大的生產(chǎn)能力，把產(chǎn)品做好。2要有敬業(yè)精神，有作好工作的決心，努力工作；3要認(rèn)真看好設(shè)備使用說明書，了解每個單元設(shè)備性能4建立好工藝操作程序，加強(qiáng)責(zé)任心，不誤操作，并認(rèn)真分析每個結(jié)果。5按工藝調(diào)節(jié)好參數(shù)。六.如何使用好鍍膜機(jī)1工藝人員和設(shè)備維護(hù)人員要各負(fù)其責(zé)互相94怎樣驗收鍍膜機(jī)？現(xiàn)在以北京鍍膜機(jī)為例：1檢查外觀，水，氣，電路檢查，報警系統(tǒng)。2配置到位齊全。3真空系統(tǒng)：抽速，極限，漏氣率（升壓率）。4工件架轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。5基板加熱及其均勻性。6電子槍系統(tǒng)，離子源系統(tǒng)。7蒸發(fā)系統(tǒng)聯(lián)動（包括晶體膜厚監(jiān)控）。8按協(xié)議驗收工藝制作是否達(dá)標(biāo)。9至少兩次驗收10每次廠家驗收后提出改進(jìn)條款，把不足留在廠內(nèi)改進(jìn)。11廠家驗收后，現(xiàn)場做好安裝條件設(shè)備。怎樣驗收鍍膜機(jī)？現(xiàn)在以北京鍍膜機(jī)為例：95第二講真空鍍膜

設(shè)備性能及其匹配第二講真空鍍膜

設(shè)備性能及其匹配96一.凡是真空鍍膜設(shè)備

都由以下配置組成真空系統(tǒng)----機(jī)械泵（羅茨泵）+油擴(kuò)散泵無油泵組（分子泵冷凝泵鈦擴(kuò)散吸附泵）+管道閥門冷阱+真空室+冷卻系統(tǒng)+真空測量一.凡是真空鍍膜設(shè)備

都由以下配置組成真空系統(tǒng)---97低真空的獲得獲得低真空常采用機(jī)械泵，機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在大氣壓下開始工作，極限真空度一般為1.33~1.33×10-2Pa，抽氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔體積V的大小有關(guān)，一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。

低真空的獲得98旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子的圓柱形空腔內(nèi)切位置上，空腔上連接進(jìn)氣管和出氣閥門。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋片，旋片間用彈簧連接，使旋片緊壓在定子空腔的內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由馬達(dá)帶動的，定子置于油箱中，油起到密切、潤滑與冷卻的作用。旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定99真空鍍膜-第二講(共六講)課件100當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動時，空氣由被抽容器通過進(jìn)氣管被吸入，旋片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動使與進(jìn)氣管相連的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而氣體就不斷地被吸入。當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到一定位置時，另一旋片把被吸入氣體的區(qū)域與被抽容器隔開，并將氣體壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以頂開出氣口的活塞閥門而被排出泵外，轉(zhuǎn)子的不斷轉(zhuǎn)動使氣體不斷地從被抽容器中抽出。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動時，空氣由被抽容器通過進(jìn)氣管被吸入，旋片隨著101高真空的獲得目前，廣泛使用的獲得高真空的泵就是擴(kuò)散泵。擴(kuò)散泵是利用氣體擴(kuò)散現(xiàn)象來抽氣的，它不能直接在大氣壓下工作，而需要一定的預(yù)備真空度（1.33~0.133Pa）。油擴(kuò)散泵的極限真空度主要取決于油蒸汽壓和氣體分子的反擴(kuò)散，一般能達(dá)到1.33×10-5~1.33×10-7Pa。抽氣速率與結(jié)構(gòu)有關(guān)，每秒幾升~幾百升不等。高真空的獲得目前，廣泛使用的獲得高真空的泵就是擴(kuò)散泵。擴(kuò)散泵102

油擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)如示意圖

油擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)如示意圖103真空鍍膜-第二講(共六講)課件104真空中可近似地看作是沒有氣體“污染”的空間，因為真空中氣體分子密度很低，被鍍膜料的分子被氣體分子撞碰的機(jī)會很低，在自由程以內(nèi)才被鍍在基片上成膜。目的：為了獲得一定的真空環(huán)境真空中可近似地看作是沒有氣體“污染”的空間，因為真空105真空度單位

和區(qū)域劃分

真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通常用壓力值表示。1958年，第一界國際技術(shù)會議曾建議采用“托”(Torr)作為測量真空度的單位。國際單位制(SI)中規(guī)定壓力的單位為帕(Pa)。我國采用SI規(guī)定。真空度單位

和區(qū)域劃分

真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通1061標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1atm)≈1.013×105Pa(帕)1Torr≈1/760atm≈1mmHg1Torr≈133Pa我國真空區(qū)域劃分為：粗真空、低真空、高真空、超高真空和極高真空。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1atm)≈1.013×105Pa(帕)107粗真空低真空

高真空超高真空極高真空粗真空108分為熱阻蒸發(fā)，蒸發(fā)低溫材料如金屬，ZnS等。電子槍蒸發(fā)——蒸高溫材料高頻感應(yīng)蒸發(fā)電弧加熱蒸發(fā)磁控濺射蒸發(fā)激光加熱蒸發(fā)等幾種還有離子鍍蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)109真空鍍膜-第二講(共六講)課件110真空鍍膜-第二講(共六講)課件111真空鍍膜-第二講(共六講)課件112真空鍍膜-第二講(共六講)課件113真空鍍膜-第二講(共六講)課件114每種蒸發(fā)手段均包括：蒸發(fā)器+電源控制系統(tǒng)（高壓電源、滅弧系統(tǒng)、燈絲電源、束斑偏轉(zhuǎn)掃描電源）每種蒸發(fā)手段均包括：蒸發(fā)器+電源控制系統(tǒng)（高壓電源、滅弧系統(tǒng)115膜厚和蒸發(fā)速率控制系統(tǒng)各類光學(xué)膜厚控制儀石英晶體監(jiān)控儀IC/5,MD-360C,FTM-ⅢB由微機(jī)控制的自動控制系統(tǒng)膜厚和蒸發(fā)速率控制系統(tǒng)116真空鍍膜-第二講(共六講)課件117真空鍍膜-第二講(共六講)課件118真空鍍膜-第二講(共六講)課件119真空鍍膜-第二講(共六講)課件120真空鍍膜-第二講(共六講)課件121真空鍍膜-第二講(共六講)課件122真空鍍膜-第二講(共六講)課件123（4）蒸發(fā)輔助系統(tǒng)

（工藝條件）A-基片轉(zhuǎn)動系統(tǒng)B-基片支架和均勻性修正擋板系統(tǒng)C-基片加熱系統(tǒng)D-離子輔助蒸發(fā)系統(tǒng)和等離子體源E-真空測量、充氣、壓強(qiáng)控制系統(tǒng)F-水汽捕集系統(tǒng)（Polycold)G-水冷卻系統(tǒng)H-供氣恒壓系統(tǒng)M-電、氣、水報警制動系統(tǒng)N-離子轟擊系統(tǒng)（有離子源配置時則免配）（4）蒸發(fā)輔助系統(tǒng)

（工藝條件）A-基片轉(zhuǎn)動系124C-基片加熱系統(tǒng)C-基片加熱系統(tǒng)125真空鍍膜-第二講(共六講)課件126真空鍍膜-第二講(共六講)課件127真空鍍膜-第二講(共六講)課件128真空鍍膜-第二講(共六講)課件129真空鍍膜-第二講(共六講)課件130D-離子輔助蒸發(fā)系統(tǒng)和等離子體源

D-離子輔助蒸發(fā)系統(tǒng)和等離子體源

131真空鍍膜-第二講(共六講)課件132真空鍍膜-第二講(共六講)課件133真空鍍膜-第二講(共六講)課件134真空鍍膜-第二講(共六講)課件135真空鍍膜-第二講(共六講)課件136真空鍍膜-第二講(共六講)課件137真空鍍膜-第二講(共六講)課件138G-水冷卻系統(tǒng)

G-水冷卻系統(tǒng)

139真空鍍膜-第二講(共六講)課件140（5）整機(jī)的電氣與自動化控制系統(tǒng)PLC程控真空系統(tǒng)、基底加熱和轉(zhuǎn)動晶控儀與電子槍、擋板的聯(lián)動控制整機(jī)的全自動化（5）整機(jī)的電氣與自動化控制系統(tǒng)PLC程控真空系統(tǒng)、基底加熱141真空鍍膜-第二講(共六講)課件1422總的要求：具有高性能，可操作性好，高穩(wěn)定和高效率，適合高品質(zhì)薄膜的規(guī)?；a(chǎn)及其試驗。其中高效率生產(chǎn)是主要目的之一。高效率生產(chǎn)：高效益，設(shè)備的穩(wěn)定性和好工藝，低成本（人工，材料耗材等）2總的要求：具有高性能，可操作性好，高穩(wěn)定和高效率，1433分類分為通用設(shè)備和專用設(shè)備兩種，前者配置齊全，價位較高；后者不要求齊全，但必須有針對性的齊備配置，價位相對較低。

3分類分為通用設(shè)備和專用設(shè)備兩種，前者144如日本“光弛”公司的OTFC-1100DB型鍍膜機(jī)為一種通用型的高檔光學(xué)鍍膜設(shè)備。適合大面積制備各種光學(xué)膜。如日本“光弛”公司的NBPF-2型鍍膜機(jī)為制備光通信業(yè)DWDM干涉濾光片的專用鍍膜機(jī)，工件面積只有250mm，配備光控+晶控，EB×2+RF源，基板1500r/m高速旋轉(zhuǎn)，并精確溫控，中心波長的不均勻性<0.1nm（

70mm內(nèi))，成膜時間>12小時，中間不能間斷。前者價位65萬$/臺。后者100萬$/臺。

如日本“光弛”公司的OTFC-1100145真空鍍膜-第二講(共六講)課件146真空鍍膜-第二講(共六講)課件147真空鍍膜-第二講(共六講)課件148真空鍍膜-第二講(共六講)課件149真空鍍膜-第二講(共六講)課件150真空鍍膜-第二講(共六講)課件151真空鍍膜-第二講(共六講)課件152再如韓國“韓一”和“因泰克”兩家生產(chǎn)的鍍膜機(jī)大都是用晶控實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的專用設(shè)備，每臺30萬$/臺套價位。

再如韓國“韓一”和“因泰克”兩家生產(chǎn)的鍍膜機(jī)153真空鍍膜-第二講(共六講)課件154真空鍍膜-第二講(共六講)課件155再如德國“萊寶公司”的HEL10S磁控濺射鍍膜機(jī)和日本“新科隆公司”的RAS磁控濺射鍍膜機(jī)是最新研制出用于大面積生產(chǎn)光學(xué)薄膜的專用機(jī)，可制備出膜層結(jié)構(gòu)致密，牢固，無漂移的高品質(zhì)薄膜，而且效率非常高，打破了濺射機(jī)產(chǎn)量低的局限。這兩種濺射機(jī)價位為120~160萬$/臺套。再如德國“萊寶公司”的HEL10S磁控濺射156真空鍍膜-第二講(共六講)課件157真空鍍膜-第二講(共六講)課件158RadicalAssistedSputteringRAS-1100SHINCRONRadicalAssistedSputtering1594主要配置可歸為以下：1）真空性能：高抽速，低漏氣率，穩(wěn)定的低壓強(qiáng)（離子源所需一定的氣流量和低壓強(qiáng)）→選材和加工+密封性好。2）光控+晶控—精確的監(jiān)控（方法，標(biāo)定，精度和穩(wěn)定性）。3）高性能電子槍+可記憶X-Y掃描控制機(jī)---不打坑的穩(wěn)定蒸發(fā)。4）冷水機(jī)（+18~22℃）或POLYCOLD冷阱（-160℃）---防返油，提高抽速，抽水份。5）穩(wěn)定性能高的離子源---長時間的穩(wěn)定輸出離子束流。4主要配置可歸為以下：1）真空性能：高抽速，低漏氣率，穩(wěn)定的1606）氣體流量控制儀（壓強(qiáng)度+流量計）。7）基板工件架的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)及其夾具方式。室外電機(jī)和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)傳動，磁流體密封轉(zhuǎn)速無機(jī)變速上下左右擺動<±1mm（托盤可調(diào)，仿光弛結(jié)構(gòu)，成都維特公司）8）基板均勻加熱（PID三路可調(diào)）關(guān)鍵是用金屬針式表面溫度計測量9）自動化控制

PLC程控+微機(jī)----人機(jī)對話（OPTORON將膜系設(shè)計參數(shù)結(jié)果自動輸入自控系統(tǒng)減少失誤）6）氣體流量控制儀（壓強(qiáng)度+流量計）。161強(qiáng)調(diào)的幾個具體問題一.關(guān)于防止擴(kuò)散泵返油問題

1.選擇優(yōu)質(zhì)的油擴(kuò)散泵——目前沈陽泵

2.采用有效的冷阱——邁斯鈉擋板（雙人字形+低溫冷卻）

3.大型鍍膜機(jī)采用有效的高真空抽氣組合

——低溫冷卻擋板（冷阱）+油擴(kuò)散泵——有效、低價、容易維護(hù)強(qiáng)調(diào)的幾個具體問題一.關(guān)于防止擴(kuò)散泵返油問題162二.關(guān)于工件架形式的選擇

工件架有幾種

1.平板式-適合大平面基片，如反射鏡、保護(hù)鏡、濾光片

2.不同半徑的圓帽式-適合曲率半徑較大的工件且量大。

3.三片或四片式圓帽夾具-同上，易裝卸

4.自轉(zhuǎn)+公轉(zhuǎn)=行星式夾具

-適合對膜厚均勻性要求嚴(yán)格的工件

-以犧牲裝載量為代價

5.下傳動塔式工件架

-比圓帽式均勻，裝載量提高近一倍二.關(guān)于工件架形式的選擇

工件架有幾種163真空鍍膜-第二講(共六講)課件164真空鍍膜-第二講(共六講)課件165真空鍍膜-第二講(共六講)課件166真空鍍膜-第二講(共六講)課件167三.關(guān)于晶體監(jiān)控問題石英晶體監(jiān)控即微量平衡法，天平法（QCM），是最直接、最簡單的膜厚監(jiān)控方法。它可以精確的控制速率。并通過PLC驅(qū)動擋板，與系統(tǒng)軟件（控制）相連則可實現(xiàn)鍍膜整個過程的監(jiān)控。如MD-360C，同電子槍轉(zhuǎn)動聯(lián)動，控制蒸發(fā)速率，SiO2--±

0.5A/s,TiO2--±0.1A/s,驅(qū)動蒸發(fā)擋板的開閉，很自如，可鍍多層膜，IR-cut。但是其精度有限。原因：

1.監(jiān)控的膜層質(zhì)量、幾何厚度d、而不是膜層的光學(xué)厚度nd。

2.在低溫下穩(wěn)定，受高溫時晶體很敏感，長時間加熱環(huán)境下，會給膜層帶來較大誤差。三.關(guān)于晶體監(jiān)控問題石英晶體監(jiān)控即微量平168光學(xué)監(jiān)控是最精確（直觀）監(jiān)控膜厚的方法其膜厚可直控或間控但對放大器提供的高壓電源和燈絲電源有嚴(yán)格要求光學(xué)監(jiān)控是最精確（直觀）監(jiān)控膜厚的方法169最佳的匹配方法用晶體監(jiān)控蒸發(fā)速率為主，監(jiān)控超薄層用高精度光控儀監(jiān)控膜厚-日本和韓國的高精度光學(xué)鍍膜機(jī)均用此方法-最復(fù)雜的設(shè)備還配有寬波段光學(xué)監(jiān)控儀，可以對鍍膜情況進(jìn)行實時監(jiān)控、實時評定，如果出現(xiàn)誤差，可對剩余膜層重新優(yōu)化設(shè)計，使膜系恢復(fù)到誤差前的水平。最佳的匹配方法用晶體監(jiān)控蒸發(fā)速率為主，監(jiān)控超薄層170真空鍍膜-第二講(共六講)課件171真空鍍膜-第二講(共六講)課件172真空鍍膜-第二講(共六講)課件173真空鍍膜-第二講(共六講)課件174四.膜層均勻性問題-大鍍膜機(jī)、大批量生產(chǎn)必須首選解決的問題膜厚監(jiān)控只是真空室里單點的膜層厚度，一般是工件架的中心位置。而遠(yuǎn)離中心的基片是無法均勻厚度的。施加修正擋板可以獲得一定的均勻性，但需要多次修正，而且不能保證一致性，其主要原因是來自電子槍蒸發(fā)特性的不穩(wěn)定性和蒸發(fā)材料的不同。蒸發(fā)特性的不穩(wěn)定性主要是：束流不穩(wěn)、掃描不穩(wěn)、束斑打坑、蒸發(fā)角度變化。必須選擇一組高性能的電子槍四.膜層均勻性問題-大鍍膜機(jī)、大批量生產(chǎn)必須首選解決的問題175真空鍍膜-第二講(共六講)課件176真空鍍膜-第二講(共六講)課件177真空鍍膜-第二講(共六講)課件178五.介紹北京SP1500鍍膜機(jī)技術(shù)協(xié)議書一真空指標(biāo)1測試條件：所有測試都是在潔凈的真空室和裝有干凈的擋板條件下。2測試方式：

a在乙方工廠現(xiàn)場驗收作為第一次真空指標(biāo)測試。

b設(shè)備到公司后，安裝調(diào)試完畢后進(jìn)行第二次真空指標(biāo)測試。

c設(shè)備運(yùn)行一個月后，在設(shè)備進(jìn)行徹底清潔保養(yǎng)后，進(jìn)行第三次真空指標(biāo)測試。3極限真空：

a真空室的極限壓力在有深冷的情況下，12小時內(nèi)達(dá)到8×10-5Pa。

b真空室的極限壓力在沒有深冷的情況下，12小時內(nèi)達(dá)到3×10-4Pa。

五.介紹北京SP1500鍍膜機(jī)技術(shù)協(xié)議書一真空指標(biāo)1794抽速：

a在沒有深冷，不開加熱的情況下大氣到5×10-3Pa時間小于15分鐘。

b在沒有深冷，開加熱到200℃的情況下，經(jīng)過三次以上加熱抽空過程以后，再進(jìn)行測試時，大氣到5×10-3Pa時間小于25分鐘。

c在有深冷，不開加熱的情況下大氣到5×10-3Pa時間小于10分鐘。

d在有深冷，開加熱到200℃的情況下，經(jīng)過三次以上加熱抽空過程以后，再進(jìn)行測試時，大氣到5×10-3Pa時間小于15分鐘。5升壓率：不開加熱，無深冷的情況下，從2×10-3Pa到1×10-1Pa時間大于20分鐘。4抽速：180二工藝指標(biāo)1鍍制反藍(lán)濾光片，連續(xù)鍍制3次。50%透過率截止波長定位精度為500nm±5nm（罩內(nèi)均勻性和每次鍍膜之間一致性的綜合指標(biāo)），通帶（520nm-650nm)平均透過率大于90%，最低透過率大于88%。所用基材為GE公司HP92SPC基片，鍍制上述膜系，之后用100℃沸水煮5分鐘后劃百格，3M膠帶測附著力無任何脫膜情況。2使用甲方提供的PET貼膜鋼化玻璃（沖擊高度平均50cm以上）鍍制C款產(chǎn)品，鍍貼膜面連續(xù)5次，每次20片樣片滿足；沖擊高度平均40cm以上；100℃沸水煮5分鐘后劃百格再取5片用3M膠帶測試無任何脫膜情況；光譜符合C款產(chǎn)品的要求。3在玻璃基材上鍍制IR-CUT，連續(xù)兩爐。420-620nm平均透過率大于92%，最低透過率大于88%。50%透過率截止波長定位精度為650nm±5nm。700nm-1000nm平均透過率小于2%，最大透過率小于3%。用100℃沸水煮5分鐘后劃百格，3M膠帶測試附著力無任何脫膜情況。二工藝指標(biāo)181三機(jī)器配置1真空抽氣系統(tǒng)

a兩臺2X-70南光旋片泵做主泵，一臺2X-15南光做維持泵。

b兩臺蘭州KT-600擴(kuò)散泵。

c一臺ZJP-600浙江真空羅茨泵。

d深冷：真空室外管道的回口溫度在開制冷狀態(tài)下10分鐘內(nèi)達(dá)到-120℃以下，兩路輸出。

e

裝有預(yù)抽閥，防止湍流。

f

真空管道和閥門使用SUS304不銹鋼。兩個前級閥門KF-100，高閥使用600mm兩位一體。

g

保證擴(kuò)散泵不返油，真空室和真空過渡室不受油氣污