电子束蒸发镀膜速率控制

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1、万方数据第35卷第10期2008年lO月中国激光CHINESEJOURNAI。oFLASERSV01．35。No．10October，2008文章编号：0258—7025(2008)10-1591-04电子束蒸发镀膜速率控制王善成1’2方明1易葵1邵淑英1范正修1(1中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800I2中国科学院研究生院，北京100039)摘要介绍了电子束蒸发镀膜速率控制的基本原理和方法，选取实际生产中大量使用且蒸发特性较难控制的Si02和Hf02，对两者的电子束蒸发速率控制分别进行了实验研究。采用比例积分微分(P

2、ID)闭环反馈控制，通过Ziegler—Nichols工程经验公式进行原始参量整定，并在实验的基础上对控制器的原始参量进行调整以及对积分作用和微分作用进行分区处理，速率控制的实验结果表明，采用该参量整定方法并结合工艺流程的改进，能获得良好的速率控制。针对速率控制中存在的难点问题进行了分析，并提出改进措施：将速率控制和电子枪扫描控制相结合能进一步改善速率控制。关键词薄膜；薄膜工艺；速率控制；比列积分微分控制中图分类号0484文献标识码Adoi：10．3788／CJL20083510．1591RatecontrolinElectron—

3、BeamEvaporatedOpticalCoatingsWangShanchen91·2FangMin91YiKuilShaoShuyin91FanZhengxiul／1ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201800，China、、2GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China／AbstractThebasicprincipleand

4、methodsofratecontroline-beamevaporatedopticalcoatingsareintroduced．RateeontrolexperimentsareperformedbasedonmaterialsofSi02andHf02，whoseevaporationcharacteristicsarehardtOcontr01．Usingtheproportionintegraldifferential(PID)closedloopcontrol。theoriginalcontrolparametersw

5、eresetbyZiegler-Nicholsexperimentalformula．Thentheoriginalparameterswereadjusedandtheintegralandderivativerolesweredeltwithinsubareabasedontheexperiment．Theratecontrolexperimentresultsshowthatgoodperformancecanbeachievedbythistuningwaycombiningwithimprovedprocessflow．T

6、heproblemexistinginratecontrolareanalyzedandtheimprovingmethodsareproposed．Combiningtherateeontrolwithe-gunsweepcanfutherimprovetheratecontrolperformance．Keywordsthinfilm；filmprocess；ratecontrollproportionintegraldifferential1引言蒸发速率是电子束蒸发制备光学薄膜[1]的重要工艺参量之一，影响着薄膜的微观结构和化

7、学成分，对薄膜的光学和机械性质产生很大影响[2]，直接影响厚度均匀性和应力分布踟。蒸发速率失控将导致薄膜应力失控，不可能得到厚度均匀的薄膜。其他如薄膜的光学常数等，也对蒸发速率有明显的依赖关系‘扣引。真空度和基板温度的测控比较容易，已满足实际镀膜的要求[73；膜厚控制的研究和应用也比较成熟[8，9]，而蒸发速率则成为工艺控制的难点和重点。目前对速率的控制主要有两种方法，一种是人工控制，但这种方法反应慢，调节凭个人经验而缺乏一种理论上的根据，效果不理想且存在很大波动性；另外一种是采用商用的膜层沉积控制仪，由于是面对一般性且控制算法不灵

8、活、参量调整困难[10。，在具体的一台镀膜机上使用时缺乏针对性，控制效果也不收稿日期：2008—03—10；收到修改稿日期：2008-04-10基金项目：国家自然科学基金面上项目(10704078)资助课题。作者简介：王善成(1980