全文共分五部分。

　　(一) 常规膜料熔药的必要性

　　(二) 手动熔药是进阶技能

　　(三) 熔药过程参数的设定方法

　　(四) 熔药过程示例

　　(五) 小结

(一) 常规膜料熔药的必要性

　　对于大部分氧化物膜料，在正式镀膜开始前，都会有一个专门的熔药流程。这样做，主要有几个方面的原因。

　　原因1。释放杂气。前文给出过氧化物膜料熔药过程中释放的杂气成分数据。膜料自身释放的氧气是主要成分。除此外，水汽等是杂气的主要成分。

　　原因2。前文提到过，起始膜料的成分会影响成膜的实际性能。熔药后的膜料成分与不熔药的膜料成分有明显区别。

　　原因3。控制薄膜外观的必要手段。

　　大部分膜料是颗粒状态，经过熔药后，不仅释放了水汽，而且熔熔后成为致密的块材。这样就会使得蒸镀过程中蒸发速率稳定，尽最大可能减少喷溅，从而改善薄膜的点子分布情况。

　　需要说明的是，部分氧化物膜料属于升华型膜料，如图1所示的代表性膜料氧化铪，很难熔熔成致密的块材，这样的膜料无须经过专门的预熔程序。

图1 氧化铪熔药的效果

(二) 手动熔药是进阶技能

　　目前几乎所有的设备都支持自动熔药功能。由于电子枪本身性能不够理想，或者自动熔药程序不够完美，自动熔药后的药材总是留有边角遗憾。

　　图2是某设备自动熔药的效果。电子束光斑是按照程序设定的的点位来运动的，但总有些边角可能会无法熔到。图3是手动熔药的效果。膜料表面平摊，从熔迹看，表层膜料全部被熔到了，几乎无死角残留。

图2 自动熔药效果 图3 手动熔药效果

　　手动熔药的优越性主要体现在两个方面。

　　第一个方面：熔新的坩埚。

　　对于一个新的坩埚，初次装料时，膜料很少，膜料表面远低于坩埚表层所在的平面，这使得电子束无法按照常规认知准确移动到所需要的位置。可能会导致坩埚被打坏，膜料无法重发预熔等潜在风险。

　　图4给出了这种差异的示意图。电子束受磁场约束而偏转是诱发光斑差异的主要诱因。这是当前设备普遍存在的客观情况。因此，对于新坩埚，在熔药的初始阶段，采用手动预熔是明智选择。

图4 正常熔药和新坩埚融药的光斑位置差异

　　第二个方面：修复被打穿或挖坑的坩埚。

　　类似于Ta2O5和Nb2O5等膜料，在镀膜过程中经常会出现挖坑或类似被打穿的现象。此时的建议是，用手动熔药的方式把坑修复成平整状态，然后再继续镀膜或添加新的膜料进行预熔。

　　(三) 熔药过程参数的设定方法

　　本小节以H4为例，对熔药过程各参数的设定方法进行说明。

　　图5给出了熔药过程各阶段的情况。为了方便说明，对各阶段进行了命名。

图5 熔药过程的各个阶段

　　熔药开始真空度：较高的真空度有利于充分释放杂气。但实际中，还要考虑到镀膜效率，所以一般设定为5.0E-3Pa。特殊情况，比如膜料放气量很大时可适当提高。

　　起始阶段。参数设置要遵循两个原则。首先是让新料全部融化。一般是大光斑，可以铺满整个坩埚。让膜料初步融化，同时又不飞溅。其次，让电流稳步达到稳定蒸镀时的水平。如果稳定蒸镀电流较小，可以只用一步进行爬坡和恒定。

　　融药阶段。对膜料进行充分融化，尽可能释放出所有杂气。通常用小光斑，分内圈和外圈两步进行融药。建议先内圈，再外圈。或者不做区分，只熔一圈。具体情况需要依据药材的特性而定。

图6 融药阶段光斑及轨迹

　　电流大小的设定可参考以下方法。依照电流密度对电流大小进行估算。电流密度约等于或稍大于蒸镀时的状态。可定义为：

　　电流密度=电流大小/光斑面积

　　通常情况下，内外圈的电流密度保持一致。坩埚比较大或内外圈光斑大小不一致等特殊情况下，外圈电流可以适当大一些。

　　整形阶段。让膜料表面尽可能平整，以便于后续稳定蒸镀。一般是大光斑，可以铺满整个坩埚。如果前面阶段的熔药比较透彻，此时的真空度变化会很微弱。

(四) 熔药过程示例

　　本小节以H4和MgF2为例，对手动熔药方法技巧再次说明。

　　在熔药开始前，需要将电子枪打到手动，同时准备好控制盒。

图7 融药时电子枪设置及控制盒

　　起始阶段用大光斑，融药阶段用小光斑，最后整形用大光斑。融药阶段的光斑及移动轨迹可以参考图6。

　　案例1：

　　假设镀膜过程中，H4的光斑设定为50×50，实际光斑刚好铺满整个坩埚，同时光斑不会烧到铜坩埚的边缘。稳定蒸发时的电流是240mA。蒸发开始的真空度为2.0E-3Pa，充氧15SCCM，镀膜过程中的真空度为6.5E-3Pa。

　　融药过程中各参数设定的总结，可参见表1。

　　案例2：

　　假设镀膜过程中，MgF2光斑设定为50×50，实际光斑刚好铺满整个坩埚，同时光斑不会烧到铜坩埚的边缘。稳定蒸发时的电流是60mA。

　　融药过程中各参数设定的总结，可参见表2。

(五) 小结

　　对膜料融药各阶段的参数设置方法进行了讲述。

　　熔药的好处在于：

　　A. 释放杂气，去除水汽等杂质;

　　B. 光谱性能保证重复性;

　　C. 减少喷溅提升外观品质。

　　熔料方法可以概述为：起始大光斑，过程小光斑，最后以大光斑收尾进行膜料表面的整形。

　　考虑到当前硬件性能的限制，如果条件允许，建议培养并提升操作人员的手动熔药技能。良好的手动熔药技能是对系统自动熔料的完善和进阶，有利于提升和改善镀膜过程的稳定性。