真空镀膜产品常见不良分析、改善对策

《真空镀膜产品常见不良分析、改善对策》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真空镀膜产品常见不良分析、改善对策（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、真空镀膜产品常见不良分析、改善对策真空镀膜产品常见不良分析、改善对策一、膜强度一、膜强度膜强度是镜片镀膜的一项重要指标，也是镀膜工序最常见的不良项。 膜强度的不良（膜弱）主要表现为： 擦拭或用专用胶带拉撕，产生成片脱落； 擦拭或用专用胶带拉撕，产生点状脱落； 水煮 15 分钟后用专用胶带拉撕产生点状或片状脱落； 用专用橡皮头、1Kg 力摩擦 40 次，有道子产生； 膜层擦拭或未擦拭出现龟裂纹、网状细道子。 改善思路：基片与膜层的结合是首要考虑的，其次是膜表面硬度光滑度以及膜应力。 膜强度不良的产生原因及对策：膜强度不良的产生原因及对策： 基片与膜层的结合。 一般情况，在减反膜中，这是膜弱的主要

2、原因。由于基片表面在光学冷加工及清洗过程中不 可避免地会有一些有害杂质附着在表面上，而基片的表面由于光学冷加工的作用，总有一些破坏 层，深入在破坏层的杂质（如水汽、油汽、清洗液、擦拭液、抛光粉等，其中水汽为主要），很 难以用一般的方法去除干净，特别对于亲水性好，吸附力强的基片尤其如此。当膜料分子堆积在 这些杂质上时，就影响了膜层的附着，也就影响了膜强度。 此外，如果基片的亲水性差、吸附力差，对膜层的吸附也差，同样会影响膜强度。 硝材化学稳定性差，基片在前加工过程中流转过程中，表面已经受到腐蚀，形成了腐蚀层或 水解层（也许是局部的、极薄的）。膜层镀在腐蚀层或水解层上其吸附就差，膜牢固度不良。 基

3、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： 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。 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

4、色斑产生。这与应力以及材料热匹配有较大的关系。 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。 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。 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。 膜料的去潮，将待用膜料用培养皿盛放在真空室干燥。 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。 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

5、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。 采取研磨液（抛光液）复新去除镜片表面的腐蚀层（水解层） 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。 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

6、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。 改善对策： 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。 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。 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。 镀膜过程离子辅助，减少应力。 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-

7、5（一种 ZrO2 TiO2混和膜料）或其他混合高折射率膜料。 。 适当减小蒸发速率（Al2O3-2.5A/S;ZrO2-3A/S;MgF2-6A/S 参考速率） 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。 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。 改善对策： 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） 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。

8、 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。 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

9、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

10、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ZnS19001100极小SiO217001600很小Al2O320202100小ZrO227152700小TiO218502000大Ta2O518002100较大MgF212661540大 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。 改善思路：选用好的膜料、充分预溶、控制速率。 改善对策： 选择杂质少的膜料 对易飞溅的膜料选择颗粒合适的膜料 膜料在镀前用网筛筛一下 精心预熔，MgF2务必熔透一次蒸镀所需膜料，而 Ta2O5 和 TiO2

11、必须彻底熔透。 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。 尽最大可能使蒸发舟、坩埚干净。（勤打扫）。 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。 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

12、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。 改善思路：充分采用修正板的功能。 改善对策： 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。 条件许可，采用行星夹具。 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

13、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。 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。 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。 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：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

14、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。 改善思路：改善镜片边缘的蒸发角。 改善对策： 条件许可，用行星夹具； 选用伞片平坦（R 大）的机台； 根据伞片孔位分布，基片形状，制作专门的锯齿形修正板。 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。 改善镜圈（碟片），防止遮挡。 注意旋转伞架的相应部位对边缘镜片的部分遮挡 清洁镜圈（碟片） 改善膜料蒸发状况。四、膜脏（也称白压克）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：

15、灰尘点、白雾、油斑、 指纹印、口水点等。（灰尘点和白雾单列） 改善思路：检讨过程，杜绝脏污染。 改善对策： 送交洗净或擦拭的镜片不要有过多的不良附着物； 加强镀前镜片的洗净率或擦净率； 改善上伞后待镀镜片的摆放环境，防治污染； 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）； 加快真空室护板更换周期； 充气管道清洁，防治气体充入时污染； 初始排气防涡流（湍流），初始充气防过冲； 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。四四/1/1、灰点脏、灰点脏现象：镜

16、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。（膜内，不能 擦除，会有点状脱膜） 3、镜片上伞时就有灰尘点，上伞时没有检查挑选。（膜内，不能擦除，会有点状脱膜） 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。（膜外） 6、 作业员人为带来的灰尘污染（膜内膜外） 7、 工作环境中灰尘过多 改善思路：杜绝灰尘源 改善对策：