真空镀膜产品常见不良分析改善对策Word文档格式.docx

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膜层镀在腐蚀层或水解层上其吸附就差,膜牢固度不良。

基片表面有脏污、油斑、灰点、口水点等,局部膜层附着不良,造成局部膜牢固度不良。

改善对策：

㈠加强去油去污处理,如果是超声波清洗,应重点考虑去油功能,并保证去油溶液的有效性；

如若是手擦,可考虑先用碳酸钙粉擦拭后再清擦。

㈡加强镀前烘烤,条件许可,基片温度能达到300℃以上更好,恒温20分钟以上,尽可能使基片表面的水汽、油汽挥发。

*注意：

温度较高,基片吸附能力加大,也容易吸附灰尘。

所以,真空室的洁净度要提高。

否则基片在镀前就有灰尘附着,除产生其它不良外,对膜强度也有影响。

〔真空中基片上水汽的化学解吸温度在260℃以上。

但不是所有的零件都需要高温烘烤,有的硝材温度高了反而膜强度不高还会有色斑产生。

这与应力以及材料热匹配有较大的关系。

㈢有条件时,机组安装冷凝机〔PLOYCOLD,除提高机组真空抽速外,还可以帮助基片水汽、油气去除。

㈣提高蒸镀真空度,对于1米以上的镀膜机,蒸镀启动真空应高于3*10-3Pa,镀膜机越大,蒸镀启动真空更高。

㈤有条件时,机组安装离子源,镀前轰击,清洁基片表面,镀膜过程辅助,有利于膜层的密实牢固。

㈥膜料的去潮,将待用膜料用培养皿盛放在真空室干燥。

㈦保持工作环境的干燥〔包括镜片擦拭、上伞工作区,清洁工作环境时不能带入过多的水汽。

㈧对于多层膜,在膜系设计时,就要考虑第一层膜与基片的匹配,尽可能考虑用Al2O3膜料,该膜料对大部分基片有较好的吸附力。

对于金属膜,也可考虑第一层镀Cr或Cr合金。

Cr或Cr合金对基片也有较好的吸附力。

㈨采取研磨液〔抛光液复新去除镜片表面的腐蚀层〔水解层

㈩有时候适当降低蒸发速率对膜强度的提高有帮助,对提高膜表面的光滑度有积极意义。

②膜层应力：

薄膜的成膜过程,是一个物质形态的转变过程,不可避免地在成膜后的膜层中会有应力存在,对于多层膜来说有不同膜料的组合,各膜层体现出的应力是有所不同的,有的是张应力、有的是压应力,还有膜层及基片的热应力。

应力的存在对膜强度是有害的,轻者是膜层耐不住摩擦,重者,造成膜层的龟裂或网状细道子。

对于减反膜,由于层数不多,应力一般体现不明显,〔但有些硝材的镜片即便是减反膜也有应力问题存在。

而层数较多的高反膜、滤光膜,应力是一个常见的不良因素,应特别注意。

㈠镀后烘烤,最后一层膜镀完后,烘烤不要马上停止,延续10分钟"

回火"

。

让膜层结构趋于稳定。

㈡降温时间适当延长,退火时效。

减少由于真空室内外温差过大带来的热应力。

㈢对高反膜、滤光膜等在蒸镀过程中,基片温度不宜过高,高温易产生热应力。

并且对氧化钛、氧化钽等膜料的光学稳定性有负面作用。

㈢镀膜过程离子辅助,减少应力。

㈣选择合适的膜系匹配,第一层膜料与基片的匹配。

〔如五层减反膜采用Al2O3-ZrO2-Al2O3-Al2O3-ZrO2-MgF2；

ZrO2也可以采用SV-5〔一种ZrO2TiO2混和膜料或其他混合高折射率膜料。

㈤适当减小蒸发速率〔Al2O3-2.5A/S;

ZrO2-3A/S;

MgF2-6A/S参考速率

㈥对氧化物膜料全部充氧反应镀,根据不同膜料控制氧进气量。

③外层膜表面硬度：

减反膜一般外层选用MgF2,该膜层剖面是较松散的柱状结构,表面硬度不高,容易擦拭出道子。

㈠膜系设计允许时,外层加10nm左右的SiO2层,二氧化硅的表面光滑度优于氟化镁〔但二氧化硅表面耐磨度、硬度不如氟化镁。

镀后离子轰击几分钟,牢固度效果会更好。

〔但表面会变粗

㈡镜片出真空室后,放置在较干燥洁净的地方,防治快速吸潮,表面硬度降低。

④其它

造成膜强度不良的原因还有,真空度过低〔在手动控制的机台容易发生、真空室脏、基片加热不到位。

辅助气体充入时,膜料也在放气致使真空度降低,使分子自由程减少,膜层不牢。

所以辅助气体的充入要考虑膜料的放气,镀前对膜料充分预熔充分放气,也可以避免由于蒸镀中膜料放气造成真空度过度下降,从而影响膜强度。

⑤脱膜

这里的脱膜虽然也是膜弱的一种,但与前述的脱膜有一些区别,主要特征为：

点状脱膜、边缘脱膜、局部脱膜。

主要原因使膜内有脏或污染物所造成的。

改善方法：

提高基片的洁净度。

二、膜料点

膜料点不良也是镀膜产品的一个常见问题,在日企、台企把膜料点称为"

斑孔"

顾名思义,膜料点就是蒸镀中,大颗粒膜料点随着膜料蒸汽分子一起蒸镀到了基片的表面,在基片表面形成点状的突起,有时是个别点,严重时是成片的细点,大颗粒点甚至可以打伤基片表面。

各种膜料的蒸发特性是不一样的,特别是熔点温度和蒸发温度有很大差异

熔点温度大于蒸发温度的材料,由固态直接气化蒸发,是升华材料；

熔点温度小于蒸发温度的材料,由固态先化成液态尔后在转换成气态蒸发,是非升华材料；

熔点温度与蒸发温度相当的材料,由固态到气态蒸发,边融化边蒸发。

是半升华材料。

其中非升华材料最容易产生膜料点,因为液态的膜料继续加热会沸腾,沸腾中膜料中的气泡溢出,飞溅膜料点的可能性加大。

有时在材料预熔时就有很大的飞溅。

膜料受潮,预熔或蒸镀时水汽逸出,也会造成飞溅产生。

下表是几种常用膜料的升华特性

材料名称

熔点温度

蒸发温度

飞溅可能

备注

ZnS

1900

1100

极小

SiO2

1700

1600

很小

Al2O3

2020

2100

小

ZrO2

2715

2700

TiO2

1850

2000

大

Ta2O5

1800

较大

MgF2

1266

1540

膜料不纯、膜料参杂,即膜料中有了熔点温度、蒸发温度不一致的材料,这也是膜料点产生的原因。

选用好的膜料、充分预溶、控制速率。

㈠选择杂质少的膜料

㈡对易飞溅的膜料选择颗粒合适的膜料

㈢膜料在镀前用网筛筛一下

㈣精心预熔,MgF2务必熔透一次蒸镀所需膜料,而Ta2O5和TiO2必须彻底熔透。

㈤用一把电子枪镀制几种膜料时,防治坩埚转动中膜料参杂及挡板掉下膜料渣造成膜料污染。

一旦发现坩埚膜料有污染,应立即更换。

㈥尽最大可能使蒸发舟、坩埚干净。

〔勤打扫。

㈦选择合适的蒸发速率及速率曲线的平滑。

特别是非升华材料,蒸发速率不宜高。

㈧膜料去潮,将待用膜料用培养皿盛放在真空室干燥

注意：

有时膜层内有一些细小的点子,有可能不是膜料点,而是灰尘点,处理的方法与膜料点不良是不同的,应严格区分,分别处理。

三、膜色差异

膜色差异有二种〔不包含色斑,一种是整罩上、中、下膜色不一致,即分光测试曲线有差异；

二是单片膜色不一致。

1．上中下膜色不一致称为整伞〔罩均匀性不好,也称有伞差。

主要产生原因是均匀性修正板〔补正板有问题。

2．伞片变形。

也是膜色不匀的原因之一,特别是使用了较久的伞片,以往是均匀的,慢慢变得不均匀了,伞片变形就可能是主要原因了。

3．膜料状况的不一致,特别是升华和半升华膜料被打偏,挖坑等也会严重影响整罩和单片的均匀性。

特别是有大量手工预熔时,各人的操作手法不一,得到的料况也会不一。

充分采用修正板的功能。

㈠调整修正板,尽量考虑高低折射率膜料的平衡兼容,如果有二个蒸发源,可能的条件下,独立使用各自的修正板,避免干扰。

㈡条件许可,采用行星夹具。

㈢伞片整形,对伞片整形可以先加工一个R基模〔选择强度较高的原材料,在基模上对伞片整形。

为防止减少伞片变形,在伞片订购时对伞片的厚度、原材料选择要合适。

㈣加强伞片管理,特别是摆放时的管理,防止因摆放不当而变形。

㈤改善膜料状况,特别是电子枪蒸镀升华、半升华材料时,不能把膜料打塌,挖坑。

㈥能够自动预熔的膜料,尽量自动预熔,减少人为因素影响。

▲修正板对物理膜厚的修正很有效,但对折射率的修正是力不从心的,所以完全靠修正板解决分光均匀性,是很困难的。

▲如果一个修正板要对应二把电子枪〔蒸发源、以及多种膜料,就会有较大的困难。

对于单片膜色不均匀产生的原因：

主要是由于基片凹凸严重,与伞片曲率差异较大,基片上部、或下部法线与蒸发源构成的蒸发角差异较大。

造成一片镜片上各部位接受膜料的条件差异大,形成的膜厚差异大。

另外镜片被镜圈〔碟片边缘部遮挡、镜圈〔碟片脏在蒸镀时污染镜片等等也会造成膜色差异问题。

改善镜片边缘的蒸发角。

㈠条件许可,用行星夹具；

㈡选用伞片平坦〔R大的机台；

㈢根据伞片孔位分布,基片形状,制作专门的锯齿形修正板。

㈣如果有可能,把蒸发源往真空室中间移动,也可改善单片的膜色均匀性。

㈤改善镜圈〔碟片,防止遮挡。

㈥注意旋转伞架的相应部位对边缘镜片的部分遮挡

㈦清洁镜圈〔碟片

㈧改善膜料蒸发状况。

四、膜脏〔也称白压克

顾名思义,膜层有脏。

一般的膜脏发生在膜内或膜外。

脏可以包括：

灰尘点、白雾、油斑、指纹印、口水点等。

〔灰尘点和白雾单列

检讨过程,杜绝脏污染。

㈠送交洗净或擦拭的镜片不要有过多的不良附着物；

㈡加强镀前镜片的洗净率或擦净率；

㈢改善上伞后待镀镜片的摆放环境,防治污染；

㈣养成上伞作业员的良好习惯,防治镜片污染〔指纹印、口水点及其它；

㈦加快真空室护板更换周期；

㈧充气管道清洁,防治气体充入时污染；

㈨初始排气防涡流〔湍流,初始充气防过冲；

㈩镜片摆放环境和搬运过程中避免油污、水汽〔磨边、超声波清洗污染。

〔十一工作环境改造成洁净车间

〔十二将镀膜机作业面板和主机隔开,减少主机产生的有害物质污染镜片。

四/1、灰点脏

现象：

镜片膜层表面或内部有一些点子〔不是膜料点有些可以擦除,有的不能擦除。

并且会有点状脱膜产生。

产生原因：

1、真空室脏,在开始抽真空时的空气涡流将真空室底板、护板的脏灰带到镜片上,形成灰点层。

〔膜内,不能擦除,会有点状脱膜

2、镜圈或碟片脏,有浮点灰尘,在离子束作用下附着到了镜片上形成灰点层。

3、镜片上伞时就有灰尘点,上伞时没有检查挑选。

4、镀制完成后的环境污染是膜外灰点的主要成因,特别是当镜片热的时候,更容易吸附灰尘,而且难以擦除。

〔膜外

5、真空室充气口环境脏、开始充气量过大、充气过滤器脏,充气时镜片温度过高也是造成镜片膜外灰尘点不良的原因。

6、作业员人为带来的灰尘污