造成?光學(xué)薄膜產(chǎn)品光譜特性不佳產(chǎn)生的原因
造成光譜特性不佳產(chǎn)生的原因
光學(xué)薄膜產(chǎn)品中，光譜特性不佳（分光不佳）是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，光譜特性不佳是指分光反射（透射）曲線(xiàn)不滿(mǎn)足零件產(chǎn)品技術(shù)要求，是功能性的不佳，生產(chǎn)制造中必須嚴(yán)格監(jiān)控。
造成光譜特性不佳產(chǎn)生的原因有很多，主要的有：
1. 膜系設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)時(shí)的膜厚、折射率允差太小，試制時(shí)的分光曲線(xiàn)在技術(shù)要求的邊緣，制造中稍有偏差就導(dǎo)致分光不佳。
2. 設(shè)計(jì)的膜料折射率與實(shí)際的折射率有差異，或發(fā)生了變異。
3. 實(shí)鍍的中心波長(zhǎng)（膜厚）與希望達(dá)到的中心波長(zhǎng)（膜厚）有差異，或發(fā)生了變異。（tooling值（也有叫F值）有偏差）
4. 制造中出了差錯(cuò)：如膜料用錯(cuò)、程序用錯(cuò)、預(yù)熔時(shí)沒(méi)關(guān)擋板等
5. 工藝條件改變：真空度、充氧量、加熱溫度、蒸發(fā)速率、基片旋轉(zhuǎn)速度、離子輔助條件等。
6. 材料變更，如不同廠家生產(chǎn)的同種光學(xué)材料（基片材料和膜料）在光學(xué)性能化學(xué)性能有所不同（有時(shí)同廠家不同生產(chǎn)批次也有不同），生產(chǎn)過(guò)程中（特別是大批量生產(chǎn)）材料突然變更（未作論證），就可能造成分光不佳。
7. 用于測(cè)試分光的比較片表面特性變異，造成分光測(cè)試不佳（也許鏡片的分光是OK的，可以比較二者的反射膜色）。這也許是容易忽視的一個(gè)問(wèn)題，又是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，特別是高折射率的測(cè)試比較片表面形成一層腐蝕層，相當(dāng)于有了一層減反膜（很薄），膜層不是堆積在基片上，而是堆積在腐蝕層上，于是比較片上的分光就會(huì)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定。往往比較片加工存放的時(shí)間遠(yuǎn)大于基片，存放的環(huán)境不如鏡片，問(wèn)題就會(huì)更嚴(yán)重。
8. 機(jī)組工藝穩(wěn)定性差。（抽速不溫、機(jī)組震動(dòng)大、測(cè)試片或晶片抖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)不溫、傘片變形、溫度測(cè)量誤差大、加熱功率不穩(wěn)等等）
9. 如果使用晶振控制膜厚的，晶振片的品質(zhì)、晶振片的使用壽命、活性值的變化。同一片晶振片，開(kāi)始使用的敏感度與使用了一段時(shí)間（如6層減反膜鍍了3罩）敏感度有一些差異，也會(huì)帶來(lái)整體曲線(xiàn)的偏移。
10. 晶控探頭的水冷差，造成晶控不穩(wěn)定、不可靠，膜厚控制不準(zhǔn)確。
11. 剛鍍制完成的測(cè)試與放置一段時(shí)間后的測(cè)試，分光特性會(huì)有差異。
12. 有些膜料的折射率在成膜后還會(huì)有變化（與成膜條件、膜層匹配有關(guān)），會(huì)造成光譜特性的變化。
13. 鏡片折射率變異，有些基片材料，在經(jīng)過(guò)超聲波清洗后表面形成一極薄的低折射率層，對(duì)分光特性、膜色也有影響
14. 采用光控時(shí)（非自動(dòng)控制），光量值設(shè)置的不合適，或因?yàn)槟ち险凵渎首兓沟迷O(shè)置的光量值有了偏差，帶來(lái)分光特性的偏差或不穩(wěn)定。
15. 光控中的監(jiān)控片本身有了腐蝕層，影響了光控的走值。
16. 光控中的光信號(hào)不穩(wěn)定（電壓波動(dòng)、接觸不佳、電子元器件問(wèn)題等）影響精度和穩(wěn)定性。
17. 光控中，有的膜層比較薄（特別是**層比較薄時(shí)）不到一個(gè)峰值，帶來(lái)光控的不準(zhǔn)確性。
18. 非自動(dòng)控制的光控，人為判斷時(shí)誤差。
改善對(duì)策：
一、 設(shè)計(jì)膜系：
●膜系設(shè)計(jì)中選用膜料的折射率應(yīng)與使用膜料使用機(jī)臺(tái)吻合；
●膜系設(shè)計(jì)盡量考慮厚度與折射率允差（各層的厚度及折射率允許偏差1%-2%），特別是敏感層，要有一定的允差（1%）
●控制厚度與實(shí)際測(cè)試厚度的“tooling”值，要準(zhǔn)確，并經(jīng)常確認(rèn)調(diào)整。
●設(shè)計(jì)的技術(shù)要求必須高于圖紙?zhí)岢龅募夹g(shù)要求。
●設(shè)計(jì)時(shí)考慮基片變異層折射率變化帶來(lái)的影響。
●設(shè)計(jì)時(shí)考慮膜料的折射率變化及膜料之間、膜料與基片之間的匹配。
二、 工作現(xiàn)場(chǎng)所用膜料、芯片、硝材生產(chǎn)廠家、型號(hào)一旦確認(rèn)不要經(jīng)常變更，必須變更的應(yīng)該多次確認(rèn)。
三、 杜絕、避免作業(yè)過(guò)失的發(fā)生，
四、 加強(qiáng)每罩鏡片的分光測(cè)試監(jiān)控，設(shè)置警戒分光曲線(xiàn)，及時(shí)調(diào)整膜系。
五、 測(cè)試比較片管理加強(qiáng)，確保進(jìn)罩鍍膜的測(cè)試比較片表面無(wú)污染、新鮮、外觀達(dá)到規(guī)定要求。在使用前，對(duì)比較片作一次測(cè)試，測(cè)定其反射率（僅測(cè)一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)就可以）測(cè)定值與理論之比較，一般測(cè)定值小于理論值（腐蝕層影響），如果二值之間差異較大（比如大于1%）就應(yīng)該考慮對(duì)比較片再?gòu)?fù)新、或更換。
六、 鏡片的分光測(cè)試要在基片完全冷卻后進(jìn)行。
七、 掌握晶控片敏感度變化規(guī)律，及時(shí)修正控制數(shù)據(jù)。晶控片在新的時(shí)候與使用了若干罩后的敏感度是不完全一樣的，芯片的聲阻抗值會(huì)有微小變化。有些晶控儀（如IC5）可以設(shè)置自動(dòng)修正，而大部分晶控儀沒(méi)有自動(dòng)修正聲阻抗值的功能。掌握了晶片敏感度的規(guī)律，可以在膜厚設(shè)置上矯正。
八、 改善晶控探頭的冷卻效果，晶片在溫度大于50℃時(shí)，測(cè)量誤差較大。
九、 采用離子輔助鍍膜的工藝，可以提高成膜分光特性的穩(wěn)定性。
十、 檢討該膜系在該機(jī)臺(tái)的光控適用性。
十一、 檢討光控中的人為影響
十二、 經(jīng)常檢查光控的光路、信號(hào)、測(cè)試片等。
十三、 設(shè)計(jì)適用于光控的膜系。
七、光譜分光不佳的補(bǔ)救（補(bǔ)色）
分光不佳分為二種情況：一是全部膜系鍍制完成后，經(jīng)測(cè)試分光不佳，此類(lèi)不佳主要按六節(jié)所述方法處理，一般減反膜難以補(bǔ)救。但對(duì)于高反膜、帶通濾光膜等可以通過(guò)加層的方法補(bǔ)救。二是鍍制中途中斷（包括發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤中斷）造成的分光不佳，一般都可以通過(guò)后續(xù)努力補(bǔ)救。后續(xù)方法正確，補(bǔ)救的成功率比較高。
中斷的原因形式不一：
① 停電，
② 機(jī)器故障
③ 人為中斷（發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、疑問(wèn)后中斷）
中段后信息：
㈠ 知道鍍到第幾層，已鍍各層的膜厚；
㈡ 知道鍍到第幾層，*后一層膜的膜厚不確定；
㈢ 不知道鍍了多少。
補(bǔ)救處理：
1．對(duì)于第㈠種情況，比較好處理，只要確認(rèn)前面鍍的沒(méi)錯(cuò)，程序沒(méi)有用錯(cuò)，就可以繼續(xù)原來(lái)的程序，要注意的是：如果某一層鍍了一部分繼續(xù)鍍下去時(shí)，交接處要減少一些膜厚（根據(jù)膜料、蒸發(fā)速率決定減少多少，一般是0.2-1nm左右），如果該層剩下的膜厚已不足15-20秒蒸鍍時(shí)，要考慮降低蒸發(fā)速率或干脆不鍍，通過(guò)后續(xù)層調(diào)整膜厚解決。
2．對(duì)于第㈡㈢種情況的處理比較復(fù)雜一些，
模擬：根據(jù)已經(jīng)實(shí)鍍的鏡片（測(cè)試比較片）實(shí)測(cè)分光數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)膜系設(shè)計(jì)程序的優(yōu)化目標(biāo)值，再根據(jù)已經(jīng)掌握的膜系信息輸入，采用倒推法逐層優(yōu)化，模擬出實(shí)際鍍制的膜系數(shù)據(jù)。
*測(cè)試比較片片是指隨鏡片一起鍍制（在傘片上、與鏡片同折射率），用于測(cè)試鍍后分光曲線(xiàn)的平片。
優(yōu)化：再鎖定通過(guò)模擬得到的膜系數(shù)據(jù)，通過(guò)后續(xù)層膜厚優(yōu)化找到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的*佳方案。
試鍍：根據(jù)新優(yōu)化的后續(xù)膜層數(shù)據(jù)，試鍍?nèi)舾社R片（1-2片）或測(cè)試片，確認(rèn)補(bǔ)色膜系的可行性。
補(bǔ)色鍍：對(duì)試鍍情況確認(rèn)后實(shí)施補(bǔ)色鍍。補(bǔ)色鍍前，確認(rèn)基片是否潔凈，防止產(chǎn)生其它不佳。
3、其它情況處理：
對(duì)于用錯(cuò)程序，錯(cuò)誤操作（預(yù)熔未關(guān)閉擋板等）人為中斷需要補(bǔ)救的；以及反光膜、濾光膜鍍后需要補(bǔ)救的情況處理方案：
● 模擬：將實(shí)測(cè)分光數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)膜系設(shè)計(jì)程序的優(yōu)化目標(biāo)值。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬（一般是*后一層的膜厚確認(rèn)），找到與實(shí)現(xiàn)測(cè)試值結(jié)果相應(yīng)的膜系數(shù)據(jù)。
● 優(yōu)化：根據(jù)模擬得到的膜系數(shù)據(jù)，輸入產(chǎn)品要求的優(yōu)化目標(biāo)值，通過(guò)加層、優(yōu)化后續(xù)膜層的方法，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)一個(gè)補(bǔ)救膜系。
● 試鍍：確認(rèn)、完善補(bǔ)救膜系效果。
● 補(bǔ)救鍍：完成補(bǔ)救工作。
八、破邊、炸裂不佳
一般的鍍膜會(huì)對(duì)基片加熱，由于基片是裝架在金屬（鋁、銅、不銹鋼）圈、碟內(nèi)，由于鏡圈或碟片與鏡片（基片）的熱膨脹系數(shù)不一致，冷卻過(guò)程中會(huì)造成鏡片的破邊或炸裂。
有些大鏡片，由于出罩時(shí)的溫度較高，與室溫的溫差較大，鏡片的熱應(yīng)力作用造成鏡片炸裂或破邊。
有些零件邊緣倒邊的形狀容易造成卡圈而破邊。
改善對(duì)策：
① 夾具（鏡圈、碟片）的設(shè)計(jì)，在尺寸配合上要合理，充分考慮制造誤差帶來(lái)的影響。
② 注意鏡圈、碟片的變形，已經(jīng)變形的夾具不能使用
③ 選用合適的夾具材料（非導(dǎo)磁材料、不生銹、耐高溫不變形），不銹鋼較為理想（熱變形系數(shù)小），就是加工難度大，價(jià)格貴。
④ 對(duì)于大鏡片應(yīng)降低出罩時(shí)的溫度，減少溫差，防止炸裂。
⑤ 如果是鏡圈，可以考慮在鏡圈上開(kāi)槽，作為緩沖。（鏡圈的使用壽命會(huì)減少很多）
九、劃痕（膜傷）
劃痕是指膜面內(nèi)外有道子，膜內(nèi)的稱(chēng)劃痕，膜外的稱(chēng)膜傷。這也是鍍膜品質(zhì)改善中的一個(gè)頑癥，雖然很清楚產(chǎn)生的原因和改善方法，但難以根治。
產(chǎn)生原因：
膜內(nèi)的劃痕：
① 前工程外觀不佳殘留，有些劃痕在鍍膜前不容易發(fā)現(xiàn)，前工程檢驗(yàn)和鍍前上傘檢查都不容易發(fā)現(xiàn)，而在鍍膜后會(huì)將劃痕顯現(xiàn)。
② 各操作過(guò)程中的作業(yè)過(guò)失造成鏡片劃痕
③ 鏡片擺放太密，搬運(yùn)過(guò)程中造成互相磕碰形成劃痕
④ 鏡片的擺放器具、包裝材料造成鏡片表面擦傷
⑤ 超聲波清洗造成的傷痕
膜外傷痕（膜傷）
① 鏡片的擺放器具、包裝材料造成的膜傷。
② 鍍后超聲波清洗造成的膜傷。
③ 各作業(yè)過(guò)程作業(yè)過(guò)失造成的膜傷。
改善思路：檢討個(gè)作業(yè)過(guò)程和相關(guān)器具材料，消除劃痕和膜傷。
