【文章內(nèi)容簡介】 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。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)能力與實際可達到的生產(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真聽取各方面的意見，反復(fù)論證，直到最后確定方案。 母盤設(shè)備的建廠布局一、確定工廠設(shè)計生產(chǎn)能力，規(guī)劃產(chǎn)品類型（CDR母盤、DVDR母盤、藍光母盤）、年產(chǎn)量。確定生產(chǎn)主設(shè)備的類型、數(shù)量。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、開機率、功耗、占地面積、生產(chǎn)周期、及對水、電、氣的要求等。根據(jù)設(shè)備的性價比進行綜合的考慮，而且要對機器設(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。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。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。合理的工藝流程，保證從進料到產(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。內(nèi)外設(shè)備的聯(lián)系應(yīng)盡可能短距離，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。原材料、成品的進出要方便，要考慮到大型運輸車輛的進出裝卸。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。環(huán)境保護及安全生產(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)。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)定距離單獨建庫存儲。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。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，由機器人送到此處，工作人員取的時候比較方便。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、母盤保護膠旋間等，這些工作間或庫房可以設(shè)在潔凈區(qū)之外，由傳遞窗與潔凈區(qū)聯(lián)系，有些工作間要做好上下水和排鳳，既保證工作又防止污染。三、根據(jù)工藝布局圖及其他設(shè)計要求進行廠房設(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)標準進行。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。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，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、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、排風(fēng)。如母盤保護膠旋涂就應(yīng)該這樣處理。用于母盤生產(chǎn)的廠房應(yīng)考慮遠離振動源，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。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)計上采用人工強制通風(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。 母盤生產(chǎn)線水、電、氣方案一、電力，一般母盤生產(chǎn)設(shè)備要求穩(wěn)壓，三相四線380400V。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，集中管理方便，維修費用低。缺點是一旦停機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。二、水系統(tǒng)分兩方面：冷卻水和純水，冷卻水主要給濺鍍機、模具、母盤電鑄設(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：系統(tǒng)中儲水罐、管路的防腐，利于保持水的凈化。管路設(shè)計上要設(shè)置旁路能調(diào)節(jié)進水的壓力和流量，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。系統(tǒng)設(shè)置補水機構(gòu)和水過濾器，以保證水質(zhì)不污染母盤設(shè)備。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。冷水機應(yīng)能按使用設(shè)備要求的水溫范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。設(shè)置冷水機散熱排風(fēng)管道。機組風(fēng)冷、水冷方案的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁貤l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?，?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。常用的水處理方案有：石英砂過濾；碳過濾；軟化處理；10微米過濾器；反滲透；混床去離子（或電離處理）；紫外線照射；而國外提供的水處理設(shè)備一般沒有石英砂過濾器，從自來水直接到10微米過濾器、軟化、反滲透、混床去離子、紫外線照射，因此容易造成10微米過濾器的頻繁更換，過濾器臟的非常快，甚至一周就要更換一個。既影響到了生產(chǎn)又增加了維修成本，同時又對母盤的質(zhì)量產(chǎn)生影響。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、真空機構(gòu)提供氣源。為保證氣動機構(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。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=L450P，式中dP：壓降，巴；L：管路長度，米；Qc：空壓機產(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，空壓機站與用氣點較遠，在壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)置時，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。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，便于維護保養(yǎng)，耗能少。缺點是：一旦發(fā)生故障，停機維修損失較大，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：停機維修方便，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，維護成本較高。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、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，在冷干機之后加裝吸附式干燥機。需要注意的是，空壓機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)。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。4 母盤生產(chǎn)線的工藝和自動化控制 母盤生產(chǎn)線的工藝控制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，旋涂保護膠、烘干；最后拋光、切邊沖孔、檢測。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一步用波長380nm紫外線照射，目的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。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41所示，裝載白玻璃基盤基盤清洗CAL液體旋涂Hard加熱冷卻PR液體旋涂PR加熱去LBR刻錄顯影濺鍍機鍍膜完成卸盤圖41 母盤生產(chǎn)的工藝流程一、玻璃基盤上光刻膠的制備，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。選用適當(dāng)?shù)南♂寗♂尯蟮玫秸扯群线m的光刻膠。采用分步旋涂，確保光刻膠層厚度的分布均勻性（約20A）。調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，以對光刻膠層不同厚度的要求進行控制。對光刻膠的堅膜過程進行時間、溫度和均勻性的控制，以提高刻錄和顯影的效果。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180250nm。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2543nm的正弦擺動，頻率偏移為正負1kHz，即周期長度約為5464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：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。在一般情況下，使用458nm波長的激光進行刻錄可是槽壁傾斜角在55度左右，使用351nm波長的激光進行刻錄可使槽壁傾斜角為60度65度，同時激光刻錄功率的強弱和顯影是否充分也在一定程度上影響槽壁傾斜角。調(diào)節(jié)正弦刻錄信號的幅度（01V），以控制母盤預(yù)刻槽的擺動幅度，使得復(fù)制后得到的寫入光盤的預(yù)寫槽具有必要的擺動幅度。為了檢測預(yù)刻槽對可寫入光盤性能的影響可以制作多段不同槽寬的母盤進行實驗。原子力顯微鏡的探針很容易在使用中變鈍或被沾污變臟，使測量產(chǎn)生較大的噪聲和誤差，因此，探針的使用次數(shù)是十分有限的，而且必須經(jīng)常檢測同一個樣品以確認探針是否還可靠。采用統(tǒng)計的方法對所得到的圖形進行計算并獲得預(yù)刻槽的深度、寬度和槽壁傾斜角的可靠數(shù)據(jù)。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。四、金屬化，可以采用化學(xué)法（NED）進行表面金屬化，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。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（target）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。為了確保濺