自動控制在光盤母盤生產(chǎn)線上的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文(設(shè)計)</b></p><p>　　題 目: 自動控制在光盤母盤 </p><p>　　生產(chǎn)線上的應(yīng)用 </p><p>　　Title Automatic Control in BD </p><p>　

2、　Motherboard Application </p><p>　　of Production Line </p><p>　　院 系： 電氣與電子工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　

3、姓 名： XXX </p><p>　　指導(dǎo)教師： XXX </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　光盤作為信息的載體得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。它的容量也由700MB擴(kuò)展到現(xiàn)在的50GB，由VCD發(fā)展為DVD，近來又

4、制造出藍(lán)光光盤，來滿足人們對高清影視和大容量可移動設(shè)備的需求。光盤的最重要特點是可靠性高。其原因之一是由于光盤的數(shù)據(jù)刻錄是利用聚焦激光光束在存儲介質(zhì)上燒蝕出凹坑，一旦記錄完成，寫入的數(shù)據(jù)就不容易在燒蝕的介質(zhì)上消失；原因之二，光盤在存儲數(shù)據(jù)時進(jìn)行的光學(xué)讀寫是非接觸形式的，這是一種無損耗的讀寫，與傳統(tǒng)的磁盤讀寫截然不同，就算讀上數(shù)萬次也絲毫不會減弱盤上的信號。日本柯達(dá)公司曾用現(xiàn)代科學(xué)方法去加速光盤的老化，測得只讀型光盤的使用壽命約在209年

5、。光盤的優(yōu)勢還在于他的存取速度快、保存管理方便等特點。日本TDK公司不久前成功地在可擦寫藍(lán)光光盤(Blu—rayDisc)上實現(xiàn)了216Mbit／秒的刻錄速度，相當(dāng)于6倍速刻錄，在保存特性方面，也已確認(rèn)在溫度為80度、濕度為85％的環(huán)境下刻錄150小時，其抖動值仍然保持在7％左右。</p><p>　　綜上所述光盤的優(yōu)越性和廣泛普及性，它的大批量生產(chǎn)也是必然的。而制造光盤的母盤也就成了不可替代的必須品，母盤的生產(chǎn)

6、質(zhì)量會直接影響到光盤的質(zhì)量。母盤對周圍環(huán)境的潔凈度、濕度、酸堿度、光照等都有著嚴(yán)格的要求，這就要求母盤的生產(chǎn)環(huán)境必須是嚴(yán)格密封的，自動化要求非常高，不能有人為的參與。所以制造和生產(chǎn)母盤的自動化設(shè)備成為我的研究課題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?光盤，母盤，抖動值</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　CD

7、as information carrier a wide range of applications and promotion. Its capacity by 700 MB also extended to the 50 GB now, The VCD development for DVD, Again recently made the Blu-Ray Disc, To meet people to the hd video

8、and large capacity is the demand of mobile devices. The most important characteristics of CD is high reliability. One of the reasons is because of the CD burning is to use data focused laser beam in on a storage medium a

9、blation pits, Once completed record, written to the data </p><p>　　To sum up the superiority of the CD and wide popularity, with the mass production of the it is inevitable. And manufacturing the motherboard

10、 CD also became an irreplaceable must taste, the production quality motherboard will directly affect the quality of the CD. The surrounding environment of motherboard cleanliness, humidity, acidity, light and so on.All h

11、ave the strict requirements, which requires the motherboard production environment must be strictly sealed, Automation require very high, no</p><p>　　Key words: CD，Motherboard，Jitter Values</p><p&

12、gt;<b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………..………….IV</p><p>　　Abstract …………………………………………………………………………….…..V</p><p><b>　　修改意見I</b></p><p

13、><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 母盤的發(fā)展?fàn)顩r及其前景1</p><p>　　1.2 母盤生產(chǎn)流程1</p><p>　　1.3 母盤自動化研究的目的和意義1</p><p>　　2 母盤的設(shè)計及其工程環(huán)境3</p><p>　　2.1 預(yù)刻

14、槽ATIP信息及其信息區(qū)數(shù)據(jù)和物理參數(shù)3</p><p>　　2.2 溝槽形狀的設(shè)計以及專用信息和附加信息的確定4</p><p>　　2.3 母盤刻錄系統(tǒng)的設(shè)計4</p><p>　　2.4 母盤的工程化環(huán)境8</p><p>　　3 母盤生產(chǎn)線的布局及設(shè)備配置10</p><p>　　3.1 母盤

15、設(shè)備的建廠布局11</p><p>　　3.2 母盤生產(chǎn)線水、電、氣方案13</p><p>　　4 母盤生產(chǎn)線的工藝和自動化控制15</p><p>　　4.1 母盤生產(chǎn)線的工藝控制15</p><p>　　4.2 母盤生產(chǎn)線的自動化控制18</p><p><b>　　5 全文總結(jié)23&

16、lt;/b></p><p>　　5.1 結(jié)論23</p><p>　　5.2 本文的不足23</p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　附 錄25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</

17、b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 母盤的發(fā)展?fàn)顩r及其前景</p><p>　　近年來，母盤制造技術(shù)得到了人們更多的關(guān)注，出現(xiàn)了許多新的亮點，新廠家進(jìn)入了這個市場，不少老廠家在老設(shè)備上使用了新的技術(shù)和新的工藝。例如大多數(shù)母盤設(shè)備激光刻錄部分采用了半導(dǎo)體激光技術(shù)，減小了設(shè)備體積，延長了激光器的

18、使用壽命，簡化了激光器的電路，使光路的調(diào)整更為簡單，許多母盤設(shè)備刻錄速度達(dá)到CD 8倍速，DVD 3倍速，一些設(shè)備采用UV照射工藝去除電鑄后壓模表面的光刻膠。在感光材料選用方面，染料聚合物技術(shù)是刻錄時寫后直讀，利用閉環(huán)反饋技術(shù)實時回放讀取信息，根據(jù)反饋信號可優(yōu)化調(diào)整激光刻錄能量，并可以檢查刻錄錯誤和缺陷，以利于及時中斷刻錄，避免了材料和時間上的浪費。另一種廣泛使用的光刻膠技術(shù)，工藝成熟，刻錄的坑型規(guī)范、清晰對DVD來說，能達(dá)到較好的抖晃

19、參數(shù)，另外通過改進(jìn)工藝，已經(jīng)能夠很好的控制云紋的產(chǎn)生。在金屬化方面鎳層濺鍍技術(shù)與化學(xué)沉積技術(shù)并存，不同的工藝方法具有各自的特點。由于這些技術(shù)不斷的創(chuàng)新和進(jìn)步，促進(jìn)了母盤技術(shù)的不斷更新和發(fā)展。</p><p>　　1.2 母盤生產(chǎn)流程</p><p>　　目前廣泛使用的母盤自動化制造技術(shù)雖然不完全相同，但是都是以玻璃基盤為傳遞載體。制造工藝包括玻璃基片清洗、涂光刻材料、烘干、冷卻、激光刻錄

20、、顯影、形成金屬鎳導(dǎo)電層、電鑄、壓模與玻璃分離、壓模表面化學(xué)處理和清洗、涂保護(hù)膠、烘干、拋光沖孔。然后檢測電信號參數(shù)和物理參數(shù)。用過的玻璃需要進(jìn)行清洗和化學(xué)處理，以利于循環(huán)利用，清洗后若挑選不當(dāng)，重復(fù)使用玻璃基片上的缺陷會嚴(yán)重影響壓模成品率的提高，而且玻璃的耗用量占成本的比例較大。</p><p>　　1.3 母盤自動化研究的目的和意義</p><p>　　目前有一種不需要玻璃基片的母盤

21、制造技術(shù)已經(jīng)商用化。只要將準(zhǔn)備好的專用鎳基毛坯盤放入設(shè)備，直接送到LBR去刻錄，顯影、濺鍍工藝之后也不需要送去電鑄，僅僅沖中心孔就完成了母盤的制造。省去了電鑄、清洗、背面拋光等復(fù)雜工序和設(shè)備，簡化了工藝和操作，也使設(shè)備的前期投資大大降低。它的自動化程度同樣決定了成本的大小，高集成的自動設(shè)備不但節(jié)省了人力，因為少了人為的干涉，減少了母盤基盤在各個工藝制作過程中的損壞，從而節(jié)約了成本。</p><p>　　2 母盤的

22、設(shè)計及其工程環(huán)境</p><p>　　2.1 預(yù)刻槽ATIP信息及其信息區(qū)數(shù)據(jù)和物理參數(shù)</p><p>　　按照“橙皮書”的規(guī)格，ATIP時間碼以“分：秒：幀”的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行計算，1分=60秒，1秒=75幀。每個ATIP幀由42位組成，它的分布按循序從高到低是：同步占4位，分占8位，秒占8位，幀占8位，循環(huán)冗余碼占14位。這些數(shù)字均由雙向位調(diào)制的方式進(jìn)行編碼，即每一位數(shù)字有兩個通道位組

23、成。其中“分”、“秒”、“幀”分別由兩位二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)字（00-99）組成。</p><p>　　除了ATIP時間碼，一些專用信息和附加信息也是光盤正確運行必不可少的重要數(shù)據(jù)。橙皮書規(guī)定，將占用信息區(qū)中一些ATIP時間碼之中的“分”、“秒”、“幀”信息部分來存放專用信息和附加信息。因此，可通過檢查M1、S1、和F1（這些數(shù)據(jù)可參照橙皮書）來區(qū)分“分”、“秒”、“幀”部分的信息類型。</p>&

24、lt;p>　　為了更好的理解母盤的物理參數(shù)，就先看一下光盤盤面沿半徑方向由里向外依次劃分為若干區(qū)域：0mm-7.5mm為中心孔區(qū)，13mm-16.5mm為夾持區(qū)，22.2mm-22.5mm為ATIP擴(kuò)展區(qū)，22.5mm-23mm為功率校驗區(qū)、節(jié)目記憶區(qū)，23mm-25mm為導(dǎo)入?yún)^(qū)，25mm-58mm為可錄節(jié)目區(qū)，58mm-59mm為導(dǎo)出區(qū)。</p><p>　　有關(guān)母盤的數(shù)據(jù)設(shè)計就是要綜合平衡存儲時間、道間

25、距、線速度、復(fù)制收縮率和物理半徑之間的關(guān)系，計算和確定。</p><p><b>　　-道間距和速度；</b></p><p>　　-ATIP開始時間和ATIP的起始半徑的位置；</p><p>　　-ATIP結(jié)束時間和ATIP的結(jié)束半徑的位置；</p><p>　　-導(dǎo)入?yún)^(qū)開始時間（SLI）;</p>&

26、lt;p>　　-導(dǎo)出區(qū)開始時間或附加容量和導(dǎo)出區(qū)開始時間（SAL）；</p><p>　　-附加容量和導(dǎo)出區(qū)的長度（LAL）；</p><p>　　可記錄節(jié)目區(qū)位于半徑位置25mm-58mm之間，以80分鐘存儲時間為例，在這段半徑位置之間要求有大約22000信息道，道間距約為1.5微米。同時由計算可得相應(yīng)的線速度為1.2m/s。設(shè)計原則是在一定存儲時間的條件下，選取較大的先速度和道間

27、距，以使寫入數(shù)據(jù)獲取較好的（抖晃Jitter和串?dāng)_XT等）性能。</p><p>　　在光盤上，ATIP時間碼貫穿了各個區(qū)域，其中某些區(qū)域還包括專用信息和附加信息等，由此組成了整個信息區(qū)。信息區(qū)由ATIP的發(fā)生而開始，并隨著ATIP結(jié)束而終止。選擇ATIP開始時間和ATIP結(jié)束時間使ATIP時間碼覆蓋整個信息區(qū)。同時確認(rèn)他們的半徑位置符合規(guī)定（22mm-59mm）,并將這些信息傳遞給母盤刻錄系統(tǒng)。除了ATIP時間

28、碼，信息區(qū)中還包括了一些專用信息和附加信息。</p><p>　　導(dǎo)入?yún)^(qū)開始時間是在公司獲得光盤生產(chǎn)授權(quán)時所分配的，它代表了該公司的標(biāo)識。導(dǎo)入?yún)^(qū)開始的半徑位置應(yīng)在23mm附近。新版的橙皮書在導(dǎo)入?yún)^(qū)之前增加了一個ATIP的擴(kuò)展區(qū)。</p><p>　　導(dǎo)出區(qū)緊接在可記錄節(jié)目區(qū)之后，因此可根據(jù)盤片的容量要求來確定導(dǎo)出區(qū)（或附加容量和導(dǎo)出區(qū)）的開始時間。橙皮書原版規(guī)定最大容量為80分鐘（79：5

29、9：74），橙皮書新版將“導(dǎo)出區(qū)”擴(kuò)大為“附加容量和導(dǎo)出區(qū)”來增加盤片的容量。</p><p>　　2.2 溝槽形狀的設(shè)計以及專用信息和附加信息的確定</p><p>　　使用不同配方的有機(jī)染料及不同參數(shù)的旋涂工藝制造盤片，要求預(yù)刻槽具有不同的溝槽形狀。因此，母盤溝槽形狀的設(shè)計，即確定溝槽的深度、寬度、槽壁傾斜角及擺動幅度是母盤設(shè)計的重要內(nèi)容之一。</p><p>

30、;　　部分專用信息和附加信息應(yīng)由光盤系統(tǒng)（包括盤片制作、寫入和讀出設(shè)備制造）的設(shè)計人員確定，另一部分信息是由母盤的設(shè)計人員來確定的。母盤所確定的專用信息他遵從光盤的版本。專用信息1，它的內(nèi)容為，D0：00：A0，最佳記錄功率為6.5mW，一般是用在只讀光盤上，最佳寫入策略的范圍為B-。專用信息2，它的內(nèi)容為，97：96：00，這個專用信息為導(dǎo)入?yún)^(qū)的開始時間。專用信息3，它的內(nèi)容為，F(xiàn)9：D9：F4，這個那個信息為導(dǎo)出區(qū)開始時間。<

31、/p><p>　　2.3 母盤刻錄系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　母盤的刻錄系統(tǒng)的基本組件主要由以下4部分組成：</p><p>　　一、激光器，激光是受激發(fā)發(fā)射的光，是被其他輻射感應(yīng)而發(fā)生的輻射。產(chǎn)生激光的條件是：1、在非平衡系統(tǒng)中找到躍遷能級，在那里能級離子壽命比較長離子數(shù)N2要大于下能級離子N1。就是要找到具有實現(xiàn)能級離子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)。2、要建立一個諧振腔。

32、當(dāng)某一頻率信號在腔內(nèi)諧振，在工作物質(zhì)內(nèi)多次往返時有足夠機(jī)會去感應(yīng)處于離子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)，才能產(chǎn)生激光。被感應(yīng)的輻射繼續(xù)感應(yīng)其他離子造成連鎖反應(yīng)，雪崩似的獲得放大效果，因而產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光。激光的主要特點是發(fā)散角小，能沿一條直線傳播，相干性好，相干長度可達(dá)幾十米甚至幾百米。亮度高，功率密度特別大。由于激光的上述特點，使他在高密度光信息存儲技術(shù)和其他領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　激光器主要有：氣體激光器

33、（包括離子激光器和準(zhǔn)分子激光器）、固體激光器、染料激光器和半導(dǎo)體激光器等。在母盤刻錄系統(tǒng)中刻錄光源有采用氬離子激光器（ODME母盤刻錄系統(tǒng)）、氪離子激光器（松下母盤刻錄系統(tǒng)）、SHG（二次諧波發(fā)生器）固體激光器（先鋒母盤刻錄系統(tǒng)）和大功率半導(dǎo)體激光器等等。</p><p>　　而激光器選擇的主要指標(biāo)有：1、激光波長，母盤刻錄激光的波長必須考慮對刻錄光斑尺寸的影響，同時又要對光刻膠曝光、顯影敏感，因此必須選用短波長

34、的藍(lán)紫光波段或紫外光波段。當(dāng)然藍(lán)紫光是可見光，光路調(diào)整時比較容易。氬離子激光器的波長選用488nm，SHG激光器波長是由860nm倍頻后獲得的430nm，半導(dǎo)體激光器波長是405nm。母盤刻錄激光的波長要求偏移小（線寬窄），而且穩(wěn)定。2、功率，母盤刻錄激光器的功率一般為毫瓦級。要求通過光路后最終達(dá)到光刻膠表面的光功率約為1mw左右（波長短則功率可小些）。氬離子激光器的輸出功率越為10mw，SHG激光器的輸出功率約為7mw左右。半導(dǎo)體激光

35、器的使用功率為5mw。當(dāng)然輸出功率要求長期穩(wěn)定。氬離子激光器和SHG固體激光器一般要求開機(jī)一小時，等輸出功率穩(wěn)定后才能工作。因此往往在兩次刻錄之間，不關(guān)閉激光器，而是使它處于小功率輸出狀態(tài)。半導(dǎo)體激光器不需要預(yù)熱，可以直接打開工作。3、激光束模式，要求橫模，即TEM00模。因為該模式在光束截面上各點的位相同，有良好的空間相干性。并且光束的發(fā)散角最小，有利于聚焦成最小光斑。激光束模式可以用透鏡放大光束，檢查投射到屏上的光</p>

36、;<p>　　從這三種激光器的比較來說，氬離子激光器光束質(zhì)量比較好、輸出波長最穩(wěn)定，但是其體積太大，溫度的變化會影響光束走向，因此要用水冷卻系統(tǒng)，這會引起刻錄系統(tǒng)振動、倍頻固體激光器的體積比氣體激光器小得多，但是輸出效率和噪聲性能比氣體激光器差，需要用復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)來補(bǔ)償輸出的基本穩(wěn)定性，另外倍頻固體激光器價格昂貴而且表面易損傷和退化。半導(dǎo)體激光器的體積最小，能直接調(diào)制（不需要聲光調(diào)制器），可以用波爾帖效應(yīng)（當(dāng)電流從一種金

37、屬流入另一種金屬時，在節(jié)點處所發(fā)生的釋放熱或吸收熱的現(xiàn)象）和溫度伺服冷卻，溫度精度高。半導(dǎo)體激光器的使用壽命較長。半導(dǎo)體激光器的缺點是光束截面呈橢圓形，光束發(fā)散角大，需要整形濾波。</p><p>　　二、光學(xué)原件，1、透鏡：由中心在同一直線上的兩個或兩個以上的球面組成的系統(tǒng)成為共軸球面系統(tǒng)。諸中心所在的直線稱為系統(tǒng)的光軸。共軸面系統(tǒng)是復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的基本元件。由兩個共軸的折射曲面構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)稱為透鏡。大多數(shù)實際

38、應(yīng)用的透鏡的兩個曲面都是球面的，稱為球面透鏡。也有非球面的透鏡。薄透鏡是指透鏡厚度同透鏡焦距相比可以忽略的透鏡。當(dāng)平行于透鏡光軸的平行光束通過薄透鏡折射會聚成一點，稱為焦點。位于焦點的點光源通過薄透鏡折射會形成象點在無窮遠(yuǎn)的平行光束。2、兩個薄透鏡：焦距分別為f1和f2，若他們相距f1+f2，則其合成系統(tǒng)的焦距為無限大，并且主平面亦在無限遠(yuǎn)，這樣的系統(tǒng)稱為無焦系統(tǒng)。當(dāng)細(xì)光束入射光學(xué)系統(tǒng)時，出射光束被擴(kuò)展為較寬的激光束。3：棱鏡，當(dāng)光從光

39、密介質(zhì)向光疏介質(zhì)折射，并且入射角超過臨界角時，發(fā)生全發(fā)射。用光在棱鏡中的全反射來改變光的行進(jìn)方向比用平面反射鏡優(yōu)越，這時因為全反射能完全反射光能，而平面反射鏡在反射表面有一定的光能吸收。反射棱鏡在光路中的作用是改變光的傳播方向。異形棱鏡的組合也能用來校正半導(dǎo)體激光光束的不對稱，使它從橢圓光束整形成圓光束。4：偏振分光棱鏡，它是由兩個直角棱鏡粘合</p><p>　　三、聲光調(diào)制器，聲光器件是由聲光介質(zhì)和換能器兩部

40、分組成。常用的聲光介質(zhì)有鉬酸鉛晶體、氧化碲晶體和熔石英等。換能器即超聲波發(fā)生器，它是利用壓電晶體使電壓信號變?yōu)槌暡?，并向聲光介質(zhì)中發(fā)射的一種能量變換器。</p><p>　　聲光調(diào)制器的工作原理是，在聲光介質(zhì)中產(chǎn)生超聲波，形成周期性的相位型衍射光柵，光柵常數(shù)等于超聲波波長，當(dāng)激光束入射到聲光介質(zhì)中時，產(chǎn)生衍射，衍射光的強(qiáng)度及方向會隨超聲波的頻率及強(qiáng)度變化，即聲光效應(yīng)。</p><p>　

41、　根據(jù)光干涉的加強(qiáng)條件，入射光和衍射光的方向滿足布拉格方程。通過改變超聲波的頻率就可以改變偏轉(zhuǎn)角，從而達(dá)到控制偏轉(zhuǎn)激光束方向的目的。在母盤刻錄系統(tǒng)中，聲光調(diào)制器用作激光束高速開關(guān)，刻錄激光是通過聲光調(diào)制衍射的一級衍射光。因此在光路調(diào)試中，需要仔細(xì)調(diào)節(jié)激光束入射角，使它德語布拉格角，以產(chǎn)生最強(qiáng)的一級衍射光。調(diào)制信號控制壓電晶體產(chǎn)生超聲波，從而達(dá)到對一級衍射光的信號調(diào)制。調(diào)制信號的占空比變化也可以調(diào)節(jié)衍射光（刻錄激光）的占空比變化，以微調(diào)刻

42、錄凹坑的長度。為了提高聲光調(diào)制器的頻率響應(yīng)，光路中插入一聚透鏡，使激光束聚焦到聲光介質(zhì)中。激光的長期照射會使晶體表面損傷，可以上下移動聲光調(diào)制器，改變?nèi)肷涞骄w表面的位置，延長使用壽命。</p><p>　　在刻錄光盤的擺動預(yù)刻槽時，聲光偏轉(zhuǎn)器改變超聲頻率，從而達(dá)到改變激光束偏轉(zhuǎn)角的目的。</p><p>　　四、顯微鏡物鏡，母盤刻錄系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)最終要在光刻膠玻璃母盤表面形成直徑為微米級

43、或亞微米級的聚焦光斑，顯微物鏡則是光學(xué)系統(tǒng)中最重要的元件之一。物鏡聚焦的能力或分辨率本領(lǐng)取決于光的波長、孔徑角和介質(zhì)折射率，折射率和孔徑角的正弦的乘積稱為物鏡的數(shù)值孔徑。對給定波長的光，物鏡的數(shù)值孔徑愈大，則其分辨本領(lǐng)越高，在這里也就是聚焦光斑越小。Onh理論上說，聚焦光斑的直徑（光強(qiáng)分布的半高度的全寬度）與光的波長成正比。數(shù)值孔徑也可以近似表示為通過物鏡的光束直徑除以物鏡的焦距。</p><p>　　這里還需要

44、提到光學(xué)系統(tǒng)的相差。實際光學(xué)系統(tǒng)有一定的通光孔徑和一定的視場角，或者發(fā)光點不靠近光軸，即使球面透鏡的加工是完美無缺的，光束會聚后不在同一個焦點上，一般透鏡邊緣的光線比近軸的光線會聚焦的近些。這種軸上相點被一些彌散光斑所代替所形成的相差稱為球差。如果光學(xué)系統(tǒng)中使用不同的波長的激光，如有的系統(tǒng)使用氦氖激光作聚焦伺服光路，由于介質(zhì)折射率隨光的不同波長的變化所引起的相差稱為色差。在光學(xué)設(shè)計中，適當(dāng)選用正負(fù)透鏡的組合或采用專門設(shè)計的非球面透鏡可以

45、消除各類相差。</p><p>　　物鏡的數(shù)值孔徑愈大，其相差亦愈大。為了獲得衍射極限光斑，物鏡會采用多個不同曲面的透鏡以微米級定位精度裝校來達(dá)到消相差的目的。這種復(fù)雜的設(shè)計和裝校使物鏡變得十分貴重。因此，在調(diào)試光路時要注意保護(hù)物鏡不受損壞。</p><p>　　2.4 母盤的工程化環(huán)境</p><p>　　光盤是開發(fā)出來的最成功的光存儲產(chǎn)品之一。R型光盤是一次寫

46、入型可錄光盤，一旦由刻錄機(jī)寫入數(shù)據(jù)后，已錄信息就不能被擦除。其優(yōu)點符合光盤系列的基本標(biāo)準(zhǔn)，直徑為120mm，厚度為1.2mm，數(shù)據(jù)格式與光盤播放器的相互可以兼容。由于光盤的一次寫入特性提高了數(shù)據(jù)保存的可靠性，價格低廉，市場巨大，所以光盤行業(yè)今年來已經(jīng)發(fā)展成很大的產(chǎn)業(yè)。市場對光盤母盤的需求也就有所增加，再加之母盤制造工藝的成熟，價格低廉，母盤生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷擴(kuò)大。</p><p>　　母盤制作是光盤技術(shù)中的關(guān)鍵

47、技術(shù)。所有的可刻錄光盤都是先將各種預(yù)格式信息、節(jié)目目錄、數(shù)據(jù)和軟件刻錄在母盤上，然后通過模壓基片、生成記錄層和濺射金屬反射層而制成。母盤的制作就是按照一定的規(guī)則，將絕對時間信息和盤片應(yīng)用信息以模擬調(diào)頻和數(shù)字雙相位調(diào)制的方式復(fù)制到基盤的擺動預(yù)刻槽內(nèi)。該擺動預(yù)刻槽為一螺旋線，擺動頻率為22.05kHz，擺動幅度為25-43nm，擺動周期長度約為54-64微米。因此，要求在母盤上制作一條具有相同道間距的螺旋軌跡的（凸起）臺，盤片預(yù)刻槽的深度和

48、母盤臺的深度基本相同，而母盤臺要比基片預(yù)刻槽較寬一些。同時母盤臺的擺動幅度也比基盤預(yù)刻槽的擺動幅度略大一些。由于母盤的臺和槽是同一軌道（相同的道間距和深度）上兩個互補(bǔ)的部分，所以習(xí)慣地把它們統(tǒng)稱為母盤的預(yù)刻槽。光盤使用有機(jī)染料作為存儲介質(zhì)，記錄點是靠預(yù)刻槽中的染料吸收寫入激光的能量，使染料分解并引起漂白和鼓泡，由此信息標(biāo)記被記錄在預(yù)刻槽的染料層中。因此，有機(jī)染料的不同配方及不同參數(shù)的旋涂工藝，要求不同的溝槽形狀，即需要開發(fā)不同的母盤來適

49、應(yīng)不同的溝槽形狀，即需要開發(fā)不同的母盤來適應(yīng)不同的光盤制作線和制作工藝。由此可見，母盤的制作難</p><p>　　國際橙皮書標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)常規(guī)檢測的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對光盤未錄光盤和已錄光盤規(guī)定了測試指標(biāo)，如未刻錄光盤的徑向?qū)Ρ榷龋≧Cb）、擺動載噪比（WCNR）、ATIP誤碼率（ATER）、ATIP突發(fā)誤碼長度（ABERL）、歸一化擺動幅度（NWAb）等和已錄光盤的徑向?qū)Ρ榷龋≧Ca）、高頻幅度（I3/Itop）、對稱性（

50、SYM）、塊誤碼率（BLER）、雙字符可糾正誤碼（E22）、徑向噪聲（RN）和抖晃（Jitter 3T-11T）等。同時，數(shù)據(jù)寫入速度是光盤的重要性能，而且是光盤的介質(zhì)選用、制造工藝和母盤共同影響光盤的寫入速度。因此，母盤的開發(fā)工作就是要考慮母盤如何配合有機(jī)染料的性能及其旋涂工藝，使能復(fù)制出符合國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的具有高倍速寫入功能的光盤。</p><p>　　現(xiàn)在國內(nèi)有很多企業(yè)（東莞宏威數(shù)碼機(jī)械有限公司、上海新匯時

51、代光盤技術(shù)有限公司等）已經(jīng)建立了一流開發(fā)母盤技術(shù)和產(chǎn)品的工程環(huán)境，采用主流的光刻膠顯影法刻錄預(yù)刻槽的技術(shù)線路和高品質(zhì)的化學(xué)沉積金屬化工藝，確保形狀較好的預(yù)刻槽。掌握母盤設(shè)計技術(shù)，精確控制母盤信號的發(fā)生過程。擁有原子力顯微鏡和橢圓偏振測試儀等多種先進(jìn)檢測設(shè)備，具有比較完整的測試能力，檢查母盤預(yù)刻槽的形狀，有利于母盤的開發(fā)及其質(zhì)量控制。</p><p>　　3 母盤生產(chǎn)線的布局及設(shè)備配置</p><

52、;p>　　母盤企業(yè)的生產(chǎn)工藝布局及設(shè)備配置是關(guān)系企業(yè)能否順利投產(chǎn)、保持長期正常生產(chǎn)、達(dá)到較高的生產(chǎn)效率。產(chǎn)品質(zhì)量能否持續(xù)穩(wěn)定是十分重要的前期技術(shù)準(zhǔn)備工作。我國很多母盤企業(yè)由于技術(shù)力量薄弱，或者由于客觀條件的限制，或者對投產(chǎn)前對前期準(zhǔn)備工作不夠重視，或者急于追求短期的利益，造成布局失當(dāng)，設(shè)備配置欠妥，結(jié)果給長期的穩(wěn)定、高效生產(chǎn)埋下了隱患。</p><p>　　許多母盤廠都有類似的經(jīng)驗，由于系統(tǒng)配置不合理，造成

53、壓縮空氣攻擊不足，部分設(shè)備只好暫停生產(chǎn)。天氣熱時由于冷卻水的制冷設(shè)備散熱不夠?qū)е滤疁亟挡幌聛矶．a(chǎn)。由于純凈水質(zhì)量及生產(chǎn)線內(nèi)的溫度，濕度達(dá)不到要求而出現(xiàn)母盤制作中的質(zhì)量問題。由于壓縮空氣內(nèi)含水、含油導(dǎo)致母盤的壓模污染，直接影響母盤的質(zhì)量。由于電力配置不合理或瞬間斷電，造成設(shè)備損壞。由于氬氣氣管管路設(shè)置問題，導(dǎo)致無法濺鍍等等。其中有些問題比較明確，找出癥結(jié)比較快。如壓縮空氣壓力不夠，冷卻水溫度過高等。但是有些問題表現(xiàn)不明顯，不能馬上確定問

54、題所在，有可能是其他工藝因素引發(fā)。如母盤生產(chǎn)中的質(zhì)量問題，盤片上有黑斑，這可能是化學(xué)藥品問題，或是灰塵，或是水質(zhì)問題。又如濺鍍問題產(chǎn)生的原因更多。再如盤片在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)污點或瑕疵，找到問題產(chǎn)生的源頭就更加困難了。外圍設(shè)備的合理設(shè)計、配置和規(guī)劃是日后高產(chǎn)量、高質(zhì)量母盤生產(chǎn)的必要條件。許多母盤生產(chǎn)企業(yè)在濺射初期往往只重視主要母盤生產(chǎn)設(shè)備的選型，有的因為資金緊張在選用周邊設(shè)備方面馬馬虎虎，還有要請一位既懂母盤生產(chǎn)工藝、又熟悉外圍設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)

55、計，并有實踐經(jīng)驗的技術(shù)人員專門從事整體規(guī)劃有一定的困難。按照常規(guī)，母盤</p><p>　　母盤生產(chǎn)是連續(xù)24小時不停機(jī)生產(chǎn)的，整個生產(chǎn)體系的任何一個環(huán)節(jié)都在不斷的運行，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成局部甚至全部停產(chǎn)，帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，嚴(yán)謹(jǐn)、周密的總體設(shè)計就更為重要了。隨著技術(shù)的發(fā)展，母盤設(shè)備的升級，對母盤生產(chǎn)的總體規(guī)劃設(shè)計提出了更高的要求。合理進(jìn)行生產(chǎn)企業(yè)總體規(guī)劃、設(shè)計、反復(fù)論證工藝方案，工藝布局，使廠房的建

56、設(shè)既符合當(dāng)前生產(chǎn)的需要，又為企業(yè)將來的發(fā)展預(yù)留發(fā)展空間，這是母盤生產(chǎn)設(shè)備長期穩(wěn)定運行的需要，也是母盤產(chǎn)業(yè)走向規(guī)范化生產(chǎn)的需要。</p><p>　　首先要確定工廠的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)量、產(chǎn)品規(guī)格、類型（CD母盤、DVD母盤、藍(lán)光母盤等）。一個工廠的生產(chǎn)能力直接影響廠房面積、設(shè)備類型和數(shù)量的確定。初步確定生產(chǎn)量以后，可初選滿足要求的設(shè)備，選出兩三家做不同方案的比較。有時因為資金問題、項目審批問題，使得設(shè)計生產(chǎn)能力與實際

57、可達(dá)到的生產(chǎn)能力有差距，這樣在工藝設(shè)計時應(yīng)考慮對今后的發(fā)展留有余地。這一原則應(yīng)貫穿整個工藝設(shè)計過程中，以保證今后的發(fā)展不因廠房設(shè)計不合理而阻滯。工藝設(shè)計和工藝布局是根據(jù)生產(chǎn)能力要求的規(guī)格、年產(chǎn)量，按照母盤生產(chǎn)的工藝流程，參考母盤生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)格尺寸，確定最佳工藝方案，畫出工藝流程圖和工藝布局圖。雖然母盤生產(chǎn)工藝大體相同，但受到場地等自然條件的限制，設(shè)備類型和數(shù)量的不同，以及建筑設(shè)計的技術(shù)要求等因素的影響。具體的工藝布局要認(rèn)真聽取各方面的意

58、見，反復(fù)論證，直到最后確定方案。</p><p>　　3.1 母盤設(shè)備的建廠布局</p><p>　　一、確定工廠設(shè)計生產(chǎn)能力，1、規(guī)劃產(chǎn)品類型（CD-R母盤、DVD-R母盤、藍(lán)光母盤）、年產(chǎn)量。2、確定生產(chǎn)主設(shè)備的類型、數(shù)量。3、選擇生產(chǎn)主設(shè)備，一般選擇三家左右設(shè)備的供應(yīng)商，要求提供單臺設(shè)備的價格和技術(shù)數(shù)據(jù)，包括：型號、產(chǎn)能、成品率、開機(jī)率、功耗、占地面積、生產(chǎn)周期、及對水、電、氣的要

59、求等。根據(jù)設(shè)備的性價比進(jìn)行綜合的考慮，而且要對機(jī)器設(shè)備的可升級性、維修服務(wù)和配件供應(yīng)情況等選擇購買。4、根據(jù)生產(chǎn)主設(shè)備的要求，計算配套外圍設(shè)備的種類、數(shù)量和技術(shù)要求，同樣選擇幾家供應(yīng)商要求提供設(shè)備價格和技術(shù)數(shù)據(jù)等，擇優(yōu)選購。</p><p>　　二、根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計能力做工藝設(shè)計及工藝布局，設(shè)計原則。1、合理的工藝流程，保證從進(jìn)料到產(chǎn)出成品工藝流向順暢，盡可能縮短線路，盡可能減少折返率。2、內(nèi)外設(shè)備的聯(lián)系應(yīng)盡可能短距

60、離，這樣可減少工程用料，減少線路損耗，同時也為今后維修時查找線路故障提供方便。3、原材料、成品的進(jìn)出要方便，要考慮到大型運輸車輛的進(jìn)出裝卸。4、外圍設(shè)備的位置應(yīng)保證散熱、通風(fēng)、避開日光照射，北方地區(qū)還應(yīng)該要防凍。5、環(huán)境保護(hù)及安全生產(chǎn)方面要考慮排污以及污染物的處理，個別產(chǎn)生污染氣體或有異味的工序應(yīng)單設(shè)房間做好排風(fēng)。6、母盤倉庫的設(shè)計應(yīng)適合母盤生產(chǎn)材料的特性，要防潮、防火，個別化學(xué)藥品須存儲在避光、恒溫條件（如光刻膠等），易燃品要按照規(guī)定

61、距離單獨建庫存儲。7、超凈車間的潔凈條件應(yīng)考慮生產(chǎn)的實際需要，母盤制作要求是最嚴(yán)格的，復(fù)制、檢測次之，印刷再次之，所以生產(chǎn)人員和產(chǎn)品不能逆向流動，以免破壞環(huán)境潔凈度。8、方便質(zhì)量檢驗，按照母盤生產(chǎn)特點，每次抽檢要有專門的檢驗口，由機(jī)器人送到此處，工作人員取的時候比較方便。9、車間附近應(yīng)設(shè)幾個隔間，用于備品備件庫房、UV膠及其他化學(xué)品庫房、MASK清洗間、母盤保護(hù)膠旋間等，這些工作間或庫房</p><p>　　三、

62、根據(jù)工藝布局圖及其他設(shè)計要求進(jìn)行廠房設(shè)計，建筑廠房設(shè)計是一專門學(xué)科，應(yīng)由資質(zhì)的建筑專業(yè)設(shè)計人員按照國家建筑的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。要考慮采光、通風(fēng)、采暖、制冷，盡可能利用自然方式，減少人工方式的能耗。同時根據(jù)母盤生產(chǎn)的特點，要考慮設(shè)備的發(fā)熱情況，既要保證冬天的保暖、防凍，又要照顧到夏季的散熱、冷卻。</p><p>　　綜上所述，工藝設(shè)計和工藝布局是廠房設(shè)計的依據(jù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有些母盤廠建廠前沒有對工藝設(shè)計充分重視，導(dǎo)致日

63、后生產(chǎn)中出現(xiàn)很多問題。例如，車間與車間之間相距太遠(yuǎn)，增加了中間的轉(zhuǎn)運工序和人員，使得生產(chǎn)成本增高，有時還會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，因為生產(chǎn)環(huán)節(jié)越多，出問題的機(jī)會就越大。有的工廠是逐步發(fā)展的，每個車間都裝有壓縮機(jī)、冷卻系統(tǒng)等，這樣存在超凈等級不同，專業(yè)管理不足，不符合文明生產(chǎn)?，F(xiàn)代化的文明生產(chǎn)應(yīng)該是對人身健康充分重視，把有污染的工序分出隔間，做好防護(hù)、排風(fēng)。如母盤保護(hù)膠旋涂就應(yīng)該這樣處理。</p><p>　　用于母盤生

64、產(chǎn)的廠房應(yīng)考慮遠(yuǎn)離振動源，以確保母盤質(zhì)量。雖然一些母盤設(shè)備從設(shè)計上采取了抗振措施，但是對于激光刻錄是振動越小越好。而且各廠家母盤設(shè)備預(yù)先設(shè)計好的抗震強(qiáng)度不同，若事先考慮不周，選擇母盤生產(chǎn)設(shè)備的范圍就很小，不利于設(shè)備選型。</p><p>　　外圍設(shè)備的廠房除了要盡可能靠近母盤生產(chǎn)設(shè)備外，還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、溫度、水質(zhì)情況，考慮廠房的通風(fēng)方案、水處理方式。一般外圍設(shè)備廠房應(yīng)設(shè)置在無日曬和通風(fēng)好的區(qū)域，或者在廠房設(shè)計

65、上采用人工強(qiáng)制通風(fēng)降溫等方法。有的母盤廠就將外圍設(shè)備廠房和庫房放在日曬好陽光足的區(qū)域，以至于在盛夏采用人工強(qiáng)制通風(fēng)降溫還不能滿足要求。既浪費了能源，又沒有充分合理利用自然資源。</p><p>　　3.2 母盤生產(chǎn)線水、電、氣方案</p><p>　　一、電力，一般母盤生產(chǎn)設(shè)備要求穩(wěn)壓，三相四線380-400V。如果是日本設(shè)備，采購時要確定送電規(guī)格及相應(yīng)的解決辦法。特別重要的設(shè)備應(yīng)該配備

66、不間斷的供電電源。穩(wěn)壓電容要根據(jù)所帶設(shè)備的容量配置和選擇。下面介紹兩種方案：方案1，一臺穩(wěn)壓器帶多臺設(shè)備，優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)，集中管理方便，維修費用低。缺點是一旦停機(jī)維修所造成的損失比較大，所帶的多臺設(shè)備都不能正常工作。方案2，穩(wěn)壓器與所帶設(shè)備一帶一或一帶三。優(yōu)點是停機(jī)維修影響面積小，缺點是同容量設(shè)備成本高，增加了設(shè)備維修管理的工作量。</p><p>　　二、水系統(tǒng)分兩方面：冷卻水和純水，冷卻水主要給濺鍍機(jī)、模具、母

67、盤電鑄設(shè)備、AE電源等發(fā)熱的設(shè)備。冷卻水系統(tǒng)主要考慮以下幾點：1、系統(tǒng)中儲水罐、管路的防腐，利于保持水的凈化。2、管路設(shè)計上要設(shè)置旁路能調(diào)節(jié)進(jìn)水的壓力和流量，在系統(tǒng)的最低點設(shè)置排水口，方便更換冷卻水和清洗管路。3、系統(tǒng)設(shè)置補(bǔ)水機(jī)構(gòu)和水過濾器，以保證水質(zhì)不污染母盤設(shè)備。4、為保持水質(zhì)不結(jié)垢，冷卻水系統(tǒng)最好使用處理后的純水或蒸餾水。5、冷水機(jī)應(yīng)能按使用設(shè)備要求的水溫范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。6、設(shè)置冷水機(jī)散熱排風(fēng)管道。7、機(jī)組風(fēng)冷、水冷方案的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)

68、地氣溫條件決定，我國北方地區(qū)考慮到冬季防凍方便，可優(yōu)選風(fēng)冷機(jī)組。純水系統(tǒng)，主要供給母盤清洗使用，或兼為冷卻水系統(tǒng)提供純水。該系統(tǒng)主要水源取自當(dāng)?shù)刈詠硭瑧?yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)情況選擇合理的水處理方案。母盤生產(chǎn)設(shè)備配有水處理設(shè)備（這里指的是宏威數(shù)碼的機(jī)器），水處理設(shè)備是根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)設(shè)計出來的，由于中國大陸各地區(qū)的水質(zhì)不同，也可以在它的前面再加一套純水預(yù)處理系統(tǒng)。這樣雖然投資費用相對比較高，但是能穩(wěn)定正常生產(chǎn)，保證出口水質(zhì)，維修保養(yǎng)費用低。常用的

69、水處理方案有：1、石英砂過濾；2、碳過濾；3、軟化處理；4</p><p>　　三、壓縮空氣，壓縮空氣系統(tǒng)為母盤生產(chǎn)設(shè)備中的氣動、真空機(jī)構(gòu)提供氣源。為保證氣動機(jī)構(gòu)運行可靠，壓縮空氣系統(tǒng)應(yīng)保持潔凈，輸出穩(wěn)定。系統(tǒng)設(shè)計要考慮檢修方便并配置備用空壓機(jī)。壓縮空氣站的位置應(yīng)距離用氣點較近，管路口徑應(yīng)選擇合理，便于維修。下面的公式為壓縮空氣管路壓降計算公式：dP=L×450×Qc1.85/d5×

70、P，式中dP：壓降，巴；L：管路長度，米；Qc：空壓機(jī)產(chǎn)氣量，升/秒；d：管徑，毫米；P：入口工作壓力，巴。從公式可見，壓降與管路長度、管徑相關(guān)，光路越長，管徑越小，中間接口越多，壓降會成倍的增加，這時能耗也增加，空壓機(jī)的工作效率明顯降低。如果管路中有漏氣，阻滯等故障時，管路較長，查找起來難度就越大。若管路短，查找簡單判斷容易，解決問題快。即使更換管路，工程成本也較低。有個別工廠由于用地的限制，空壓機(jī)站與用氣點較遠(yuǎn)，在壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)置時

71、，為保證用氣，應(yīng)在用氣點附近加裝小型儲氣罐，在分管路上裝閥門，壓力表，以備查找故障時靈活方便。</p><p>　　壓縮空氣系統(tǒng)一般采用集中供氣，優(yōu)點是：總投資少，設(shè)備占用空間小，便于維護(hù)保養(yǎng)，耗能少。缺點是：一旦發(fā)生故障，停機(jī)維修損失較大，因此，一定要有備用的設(shè)備，以減少停產(chǎn)損失。對于一些工廠分期擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，也可采用局部集中供氣，例如，一個壓縮空氣系統(tǒng)供給十六條母盤線。這時可采用上面的方案。該方案的優(yōu)點是：停

72、機(jī)維修方便，生產(chǎn)損失少，安裝靈活，便于工廠的積累式滾動發(fā)展。缺點是：總體投資大，能耗高，設(shè)備占用空間大，維護(hù)成本較高。</p><p>　　另外一點非常重要，是必須保證壓縮空氣的潔凈。常用的方案如下：首先空壓機(jī)必須設(shè)有自動排水閥，儲氣罐有冷凝水的排水閥門，保證每天排水。一般母盤設(shè)備的用氣，在儲氣罐后設(shè)置冷干機(jī)、過濾器組，同時在每個用氣設(shè)備入口也必須裝有過濾器和壓力表。如果希望系統(tǒng)更加潔凈可靠，在冷干機(jī)之后加裝吸附

73、式干燥機(jī)。需要注意的是，空壓機(jī)散熱器處要做好排風(fēng)管路，使散熱氣的熱量迅速排出，保持室內(nèi)適合的工作溫度，以保證空壓機(jī)不會因為過熱使得潤滑油污染整個空氣系統(tǒng)。一旦整個系統(tǒng)受到污染，恢復(fù)起來是非常麻煩的，可能會影響全部氣動元件和系統(tǒng)。</p><p>　　整體系統(tǒng)的建立不可能有一個固定的模式。一個好的方案應(yīng)該建立在對母盤生產(chǎn)設(shè)備及其工藝、外圍設(shè)備的充分了解和熟悉，并結(jié)合不同地域環(huán)境情況的差別，按照不同工廠的具體狀況和要

74、求，靈活結(jié)合實際的系統(tǒng)設(shè)計。這里僅根據(jù)多年從事設(shè)計、工藝、設(shè)備維修保養(yǎng)經(jīng)驗，介紹母盤生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的各個環(huán)節(jié)，希望能對新廠的建設(shè)有一點的幫助。</p><p>　　4 母盤生產(chǎn)線的工藝和自動化控制</p><p>　　4.1 母盤生產(chǎn)線的工藝控制</p><p>　　為了比較制造工藝過程，需要簡述常規(guī)玻璃母盤的制造過程。首先將清洗后并經(jīng)過挑選的可用玻璃基盤放

75、入設(shè)備，再次用純水清洗、甩干，旋涂規(guī)定厚度的光刻膠，烘干、冷卻后進(jìn)入激光刻錄，接著顯影、UV照射、濺鍍；然后檢查基盤上是否有缺陷，如果正常經(jīng)清洗可進(jìn)入電鑄工序，電鑄后若無缺陷，清洗、UV照射去除殘余光刻膠，旋涂保護(hù)膠、烘干；最后拋光、切邊沖孔、檢測。</p><p>　　如果母盤使用了預(yù)制的專用鎳基盤，常規(guī)玻璃母盤在刻錄之前的玻璃清洗、旋涂光刻材料、烘烤、冷卻工序就都不需要了?？啼浲瓿芍?，對于玻璃母盤需要立即顯

76、影（ODC母盤制造工藝不需要顯影工序），而直接刻錄母盤在顯影之前需要增加兩個工序。首先，將已刻錄的鎳基盤片以115度烘烤5分鐘，使盤基片上已曝光部分的光刻膠發(fā)生聚合反應(yīng)。接著，將鎳盤片放在波長380nm的紫外線光下照射，使盤基片上的曝光部分與非曝光部分的分解速度差別明顯，使非曝光的部分基本保持不變，讓曝光部分在顯影液中充分溶解。在顯影之后的工序里，直接刻錄母盤與玻璃母盤完全不同。玻璃母盤在顯影之后要進(jìn)一步用波長380nm紫外線照射，目的

77、是使電鑄后分離的壓模上殘余的光刻膠易于清洗，也防止濺鍍時光刻膠的交叉鏈接；然后濺鍍一層鎳。與其對照，直接刻錄母盤顯影后需要在波長250nm的紫外線光照射，然后以220度烘烤5分鐘，使其表面硬化，再濺鍍一層鎳。最后涂保護(hù)膠和沖中心孔。簡化了電鑄、壓模與玻璃分離、壓模表面化學(xué)處理和清洗、壓模背面拋光、切邊等工序。</p><p>　　母盤制造的主要工藝流程（指的是玻璃為基盤的母盤自動化生產(chǎn)）如圖4-1所示，</

78、p><p>　　圖4-1 母盤生產(chǎn)的工藝流程</p><p>　　一、玻璃基盤上光刻膠的制備，1、選擇適當(dāng)性能的光刻膠，一般可取制作通用DVD盤片的光刻膠。2、選用適當(dāng)?shù)南♂寗?，稀釋后得到粘度合適的光刻膠。3、采用分步旋涂，確保光刻膠層厚度的分布均勻性（約20A）。4、調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，以對光刻膠層不同厚度的要求進(jìn)行控制。5、對光刻膠的堅膜過程進(jìn)行時間、溫度和均勻性的控制，以提高刻錄和顯影的效果

79、。6、使用自動掃描橢圓偏振測試儀精確測定光刻。膠層的厚度及其均勻性，并用原子力顯微鏡合適母盤上預(yù)刻槽的深度。一般情況下，預(yù)刻槽的深度為180-250nm。</p><p>　　二、刻錄，將母盤設(shè)計得到的各項數(shù)據(jù)作為必要的指令參數(shù)，分別傳遞給信號發(fā)生系統(tǒng)和刻錄控制系統(tǒng)。其中包括將ATIP開始時間、ATIP結(jié)束時間、專用信息1/2/3和附加信息1/2/3傳遞給信號發(fā)生器，將道間距、線速度、ATIP的起始半徑、ATIP

80、的結(jié)束半徑傳遞給刻錄控制系統(tǒng)?？啼浛刂葡到y(tǒng)在ATIP的起始半徑位置向母盤信號發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出啟動信號，該信號發(fā)生系統(tǒng)按照ATIP時間的遞增、專用信息1/2/3和附加信息1/2/3產(chǎn)生以模擬調(diào)頻和數(shù)字雙相位調(diào)制的方式編碼于具有徑向擺動的正弦信號，以控制刻錄系統(tǒng)中的AOM調(diào)制器，從而產(chǎn)生擺動的刻錄激光。該刻錄激光在光刻膠層產(chǎn)生一條被曝了光的軌跡方向上具有一個幅度為25-43nm的正弦擺動，其基本頻率為22.05kHz，頻率偏移為正負(fù)1kHz，即

81、周期長度約為54-64微米。預(yù)刻槽的寬度、槽壁傾斜角及擺動幅度的控制包括一下幾個方面：1、調(diào)節(jié)激光刻錄功率和顯影程度以控制預(yù)刻槽的寬度，使用原子力顯微鏡檢查槽的寬度。一般情況下，預(yù)刻槽的寬度為0.5-0.8微米。2、在一般情況下，使用458nm波長的激光進(jìn)行刻錄可是槽壁傾斜角在55度左右，使用351nm波長的激光進(jìn)行刻</p><p>　　三、顯影，調(diào)節(jié)顯影時間或顯影電壓以控制顯影的程度是形成理想預(yù)刻槽形狀的重要

82、工藝之一。充分顯影可得較大的槽壁傾斜角，但要求該光刻膠經(jīng)得起充分的顯影。</p><p>　　四、金屬化，可以采用化學(xué)法（NED）進(jìn)行表面金屬化，使鎳均勻的無損傷地淀積到玻璃母盤表面，使玻璃母盤上的光刻膠溝槽形狀和玻璃基盤表面保持完好，從而確保光盤母盤上理想的溝槽形狀。</p><p>　　五、濺鍍鍍膜，主要利用輝光放電（glow discharge）將氬氣（Ar）離子撞擊靶材（targe

83、t）表面；靶材的原子被彈出而堆積在基板表面形成薄膜。同時用強(qiáng)力磁鐵將電子呈螺旋狀運動，加速靶材周圍的氬氣離子化，使得氬氣離子對陰極靶材的撞擊機(jī)率增加，形成雪崩式的狀態(tài)，以此提高濺鍍速率。濺鍍薄膜的性質(zhì)、均勻度都比蒸鍍薄膜好。</p><p>　　為了確保濺鍍質(zhì)量，實行陰極濺鍍時對環(huán)境有較高的要求。首先要在真空環(huán)境條件下，高真真空可以減少氧化物的產(chǎn)生；使用惰性工藝氣體，通常為氬氣，作為離子介質(zhì)撞擊靶材；形成電場——

84、靶材為陰極，盤片為陽極；在濺鍍真空倉內(nèi)，用強(qiáng)力磁鐵產(chǎn)生磁場；由于濺鍍時產(chǎn)生高熱，須用冷卻水對陰極進(jìn)行及時冷卻。 </p><p>　　母盤的濺鍍過程：先將濺鍍腔抽真空達(dá)到設(shè)定值，將盤片放入腔內(nèi)，真空腔內(nèi)盤片會被抽真真空至高真空high vacuum－10E-4mbar范圍。注入氬氣到濺鍍腔，這時濺鍍腔的真空度降至~10E－3mbar范圍，此時對靶材（陰極）和盤片（陽極）之間施以幾百伏特的直流電壓，使氬氣在電場中被

85、離子化，產(chǎn)生氬離子及自由電子、在電場的作用下，帶正電荷的氬離子向陰極（靶材）加速，而自由電子向陽極加速，被加速的氬離子和自由電子撞向其他氬原子，因動能轉(zhuǎn)移使更多的氬原子被離子化，最后產(chǎn)生雪崩現(xiàn)象，等離子體持續(xù)自行放電。大量氬離子撞擊靶材表面，氬離子的動能轉(zhuǎn)移至靶材原子，一部份轉(zhuǎn)化成靶材原子的動能，當(dāng)靶材原子獲得足夠動能，它們會脫離靶材表面并自由地在濺鍍腔內(nèi)移動，最后覆蓋于盤片及腔內(nèi)其他表面。而氬離子撞擊靶材的另一部份動能轉(zhuǎn)化為熱，因此靶

86、材必須用冷卻水冷卻。為使盤片濺鍍層的厚度均勻，靶材周圍的磁場分布會提高等離子體的一致性。 </p><p>　　如果濺鍍倉的真空度可以達(dá)到規(guī)范值，但是無法濺鍍或者濺鍍效果達(dá)不到要求，應(yīng)該考慮電場、磁場或環(huán)境條件（如：氬氣、冷卻水）的原因。全屬靶材、MASK、磁鐵的老化都可能是無法濺鍍和濺鍍質(zhì)量不佳的直接原因，氬氣的不足和過量都會影響濺鍍。特別注意的是在更換金屬靶材后，由于靶材不良、安裝不當(dāng)或者保養(yǎng)不到位

87、，常常會出現(xiàn)不能產(chǎn)生電場而無法濺鍍的情況。另外，濺鍍機(jī)的冷卻水也是非常重要的外部條件，它將影響濺鍍源，沒冷卻水，冷卻水流量計錯誤以及電磁閥故障部將導(dǎo)致無法濺鍍，因為濺鍍機(jī)有自身保護(hù)的設(shè)置。</p><p>　　4.2 母盤生產(chǎn)線的自動化控制</p><p>　　這是一個自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)，它的生產(chǎn)也必須是大批量的生產(chǎn)，所以，在這個設(shè)備上，必須可以同時滿足多個母盤的同時生產(chǎn)，從基盤清洗到濺鍍

88、機(jī)鍍膜，這中間的任何一個工序如果正在運行中，那么上一個工序已經(jīng)完成的盤就無法在這個上進(jìn)行，如果它一直在這個位置等待的話，就會影響它上面工序的進(jìn)行，如此一來，因為一個工序的等待，將會引起生產(chǎn)的堵塞。所以，這時我們需要增加一個緩存裝置，我們稱它為緩存臺，用來暫時保存上面的母盤。</p><p>　　這時生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)堵塞的問題解決了，又會產(chǎn)生一個新的問題。如何讓緩存臺記住已經(jīng)完成的工序，下一步該走什么工序。如果這個問題

89、不能夠很好的解決，將造成系統(tǒng)執(zhí)行的混亂，也會出現(xiàn)重復(fù)執(zhí)行的現(xiàn)象。</p><p>　　一、緩存/上/下片臺自動控制，緩存臺設(shè)了12層，也就是說可以存12塊母盤，給每層設(shè)置一個16位的變量，在西門子PLC中相當(dāng)于一個Word變量，然后把每一道工序分配一個不重復(fù)的數(shù)字，當(dāng)母盤的某道工藝完成后如果需要暫存到緩存臺上，這時就會把這個工序的數(shù)字賦值給緩存臺某一層對應(yīng)的變量，等下一道工序不忙的時候，系統(tǒng)就會根據(jù)所標(biāo)注的數(shù)字進(jìn)

90、行下一道工序的選擇。這樣就可以解決這個問題。在PLC中已經(jīng)可以體現(xiàn)了這種做法，在觸摸屏上緩存臺的每一層，按工序暫存到緩存臺上的，在它的右邊都會標(biāo)注出已經(jīng)完成的工序。這樣可以讓操作員進(jìn)行判斷。也能增加系統(tǒng)的可視化。</p><p>　　在這個系統(tǒng)中，每道工序都有它自己的參數(shù)，這些參數(shù)根據(jù)環(huán)境、母盤的狀態(tài)需要更改，所以這就需要在做的時候留出足夠多的參數(shù)。</p><p>　　二、密碼權(quán)限的限制

91、，因為機(jī)器要嚴(yán)格按照工藝的要求去執(zhí)行，為了防止有人更改里面的參數(shù)，當(dāng)然里面的技術(shù)、工藝參數(shù)也屬于公司的保密項，所以為了防止非法的進(jìn)入，就要設(shè)置一個登錄畫面。</p><p>　　在生產(chǎn)的過程中，因為分工的不同，還可以將用戶權(quán)限分為幾種，比如說我們可以將他分為三個權(quán)限：操作員、工程師、管理員。操作員他只負(fù)責(zé)操作部分，但不允許修改技術(shù)、工藝參數(shù)?？稍试S工程師修改參數(shù)，但是不能允許他復(fù)位報警、警報記錄等等……。管理員就

92、可以擁有所有的權(quán)限。</p><p>　　三、清洗工藝的自動控制，為了清除玻璃基盤上的附著物，避免這些附著物影響生產(chǎn)工藝，必須加一道清洗工藝。它是利用特殊流動的液體，在旋轉(zhuǎn)并且來回擺動毛刷的作用下對母盤進(jìn)行清潔。毛刷的旋轉(zhuǎn)和來回擺動有利于清潔的均勻性。在毛刷旋轉(zhuǎn)的同時，母盤也要跟著旋轉(zhuǎn)，它的益處在于能夠使清洗的更潔凈，同時還可以利用旋轉(zhuǎn)的離心力把洗滌劑甩出去。旋轉(zhuǎn)走的是速度-時間模式，通過PARK的伺服驅(qū)動器電機(jī)

93、去控制，可以把它做成8段速，可以留有足夠的盈余。每段程序走完，參數(shù)左邊的指示燈就會變綠。它旋轉(zhuǎn)的同時要有足夠的真空度來吸附住母盤，在它高速旋轉(zhuǎn)的時候不被甩出去。</p><p>　　四、旋涂工藝的自動控制，作為信息的記錄層要靠旋涂特殊物質(zhì)來記錄信息，這里根據(jù)工藝的要求，要旋涂兩次，第一次要旋涂CAL液體，然后再把母盤放到加熱爐里進(jìn)行加熱，這里母盤的材質(zhì)是玻璃，隨著溫度的升高，母盤會變形，所有母盤的下面要放一個托盤

94、，等加熱到一定的時間放到冷卻爐去冷卻，冷卻到一定時間，然后再旋涂PR液體。它跟清洗的結(jié)構(gòu)基本上是一樣的，為了保證旋涂的均勻性，母盤會按照一定的速度旋轉(zhuǎn)，旋涂手會沿著母盤的中心和邊沿來回擺動。旋涂裝置是由伺服驅(qū)動器控制一個伺服電機(jī)來完成，而伺服驅(qū)動器又通過Profibus總線有西門子的PLC來控制。驅(qū)動器走的是速度-時間模式。在旋轉(zhuǎn)的同時要有足夠的真空度來吸附住母盤，以保證在它高速旋轉(zhuǎn)的時候不會被甩出去。</p><p

95、>　　五、顯影工藝的自動控制，顯影工藝其實要到LBR刻錄完之后才進(jìn)行，這里排在前面是因為，它的結(jié)構(gòu)與清洗和旋涂很相近，所以才把它跟這兩個放到一塊探討。顯影化的功能是把刻錄的訊號顯像出來。雷射光刻錄在涂有光阻劑的玻璃基版上，在顯影機(jī)藉顯影液將受曝光的點洗去，而顯像出有訊號的凹凸坑洞。顯影機(jī)附有一偵測顯影終點的光感應(yīng)之光電二極管，形成的坑點是符合規(guī)格可以讀取的訊號，并可匹配于射出機(jī)模座，容易使射出片與母版分離而完全復(fù)制。顯影液的旋涂方

96、法跟上面的清洗、旋涂的原理是一樣的，這里就不再探討。母盤的檢測裝置也是是安裝在這個位置的，可以對母盤進(jìn)行一個初步的檢測。</p><p>　　六、濺鍍機(jī)的自動控制，這是母盤生產(chǎn)線上最重要一個工藝之一，也是一個牽扯知識面比較廣的領(lǐng)域。在這里他利用的原理大概是，通過機(jī)械泵的預(yù)真空和分子泵的抽空濺鍍腔室，使濺鍍腔室達(dá)到一定的真空度，然后再通入惰性氣體氬氣，利用AE直流電源來電離出電子，同時產(chǎn)生一個很強(qiáng)的磁場，電子順著強(qiáng)

97、磁場做高速運動，去撞擊裝在陰極上的靶材，使靶材釋放帶電的離子很均勻的附著在母盤的盤面上。為了使濺射物更均勻的附著，加載母盤的機(jī)械手以設(shè)定的速度在不停的勻速旋轉(zhuǎn)。隨著高速運動電子的撞擊陰極會產(chǎn)生大量的熱量，這時需要冷卻裝置，降低靶材的溫度，這里我們用的是水冷，用冷凍水做循環(huán)，來帶走所產(chǎn)生的熱量。這里的分子泵必須等到機(jī)械泵抽到一定真空度才能啟動，因為由于分子泵葉片的高速旋轉(zhuǎn)，空氣的阻力會將它打碎，分子泵停止時也是一樣的，不能斷電馬上關(guān)掉，必

98、須讓它緩慢的停下來，然后再關(guān)掉機(jī)械泵。濺鍍的作用主要是讓母盤產(chǎn)生一個反射層，同時這層濺鍍膜對母盤也起到一定的保護(hù)作用。這里關(guān)于濺鍍的方面的知識在上面已有提及，在此不在討論。圖 4-2為濺鍍機(jī)打開時的示意圖，圖4-3為濺鍍機(jī)關(guān)閉時的示意圖。</p><p>　　圖4-2 濺鍍機(jī)打開</p><p>　　圖4-3 濺鍍機(jī)關(guān)閉</p><p><b>　　

99、5 全文總結(jié)</b></p><p><b>　　5.1 結(jié)論</b></p><p>　　本文首先對對母盤的基本參數(shù)進(jìn)行了簡要的說明，按照順序依次介紹了母盤自動化生產(chǎn)線的建廠環(huán)境、電力配置、周邊設(shè)備的選型和部署。并著重介紹了激光刻錄工藝，以及激光刻錄元器件的原理和選型、各個廠家激光器優(yōu)劣的比較。母盤自動化生產(chǎn)線是一個很大的工程，即使有一面考慮不周都有可

100、能造成停產(chǎn)。機(jī)器上各個部件的選擇也要通過不斷的實驗來選擇出性能穩(wěn)定、操作維修方便、售后服務(wù)好、運行安全的產(chǎn)品，然后再進(jìn)行整體的組合。</p><p>　　在整個自動化運行過程里面，它的工藝配方是最重要的。機(jī)器性能再好，如果配方是錯誤的一樣生產(chǎn)不出合格的產(chǎn)品。當(dāng)然好的工藝配方也要好的母盤設(shè)備和周邊設(shè)備的支持，不然產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題就很難查找原因。</p><p>　　5.2 本文的不足<

101、;/p><p>　　本文最大的不足就是無法將母盤自動化生產(chǎn)設(shè)備的布局圖、電路圖整理羅列出來進(jìn)行理論上的分析。還有一些實驗的數(shù)據(jù)和圖示也不能拷貝出來與大家一起探討和做更深一步的研究。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝學(xué)校對我?guī)啄甑呐囵B(yǎng)！</p><p>　　感謝學(xué)校我在學(xué)術(shù)上的諄諄教誨。我不

102、僅學(xué)到了知識，而且學(xué)到了做人的準(zhǔn)則和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)…。</p><p>　　在此，我表示衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　西門子PLC源程序部分代碼：</p><p>　　代碼1——Profibus診斷、PLC與Park步進(jìn)電機(jī)通訊</p><