2023/9/21真空鍍膜設計及應用2023/9/22

1.1簡介

現代化的薄膜(Thinfilm)技巧

,已發展成許多產品製作的精密技術。應用範圍包含使用極為廣泛之積體電路(IntegratedCircuits)電子構裝(electronicpackaging)、感應器(Sensor)裝置(device)、光學薄膜(Opticalfilms),一如保護或裝飾用之覆膜(Coating),薄膜之程序總共可分為三大類:(1)物理氣象沈積(PhysicalVaporDeposition)(2)化學氣象沈積(ChemicalVaporDeposition)(3)化學方式(Chemicalmethods)

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1.2真空系統現代化的

沈積(Deposition)技術,需要在一個真空的(Vacuum)環境之下來發生。對許多的技巧而言,最終產品的品

質與組成,通常是依沈積過

程中之真空條件來決定的。燃

而“真空”必須存在的理由有那些呢對在真空環境下的沈積材料(Depositionofmaterial)而言,真空條件(Vacuumconditions)可以增加原子的自由平均路徑(meanfreepath),消除會參與沈積材料一同反應之氣體,減少

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蒸氣壓(Vaporpressure)即使是更低溫氣象之材料,以及提供超越潔淨之環境(Ultimatecleanenvironment)。簡而言之我們可以將真空比喻成在我們週遭環境中之氣體(gases),水氣(moisture),微粒(particles)都缺席(absence)的情況之下的一番景象。

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一般而言真空可以定義為

10WVACUUM(10TO10Pa)(760to25torr)mediumvacuum(10TO10Pa)(25to0.75millitorr)HighVacuum(10TO10Pa)(10to10torr)VeryHighVacuum(10TO10Pa)(10to10torr)2023/9/26

1.3真空腔體(VacuumChamber)當維持真空的情況之下,腔體(chamber)外側仍需抵抗正常之大氣壓力,一般而言不鏽鋼(StainlessSteel)

或玻璃(glass)製成之腔體,具有下列優點:(1)不易被侵蝕(corrode)(2)較易清潔(3)非磁性(nonmagnetic)(4)有絕佳之釋氣(outgassing)性2023/9/27

其中又以不銹鋼因具有:加工容易(machinability),高強度(highstrength),容易焊接(welding),而成為製造大型腔體最容易被採用之素材。2023/9/28

圖1.傳統使用於沈積鍍膜之真空系統

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1.4排氣系統重要用語介紹真空幫浦(Vacuumpump)有兩項達成終極壓力(UltimatePressure)之關鍵性條件,分別為置換能力(displacement)及抽氣速率(pumpingrate),

2023/9/210用語介紹

逆流(Backstreaming),阻擋(Baffles)及陷阱(Traps)。逆流可定義為:傳輸口的排出流體(Pumpingfluid)會有少部份從泵浦回流到真空腔中之現象。為了進一步減少逆流之現象,可以充分使用阻擋及陷阱,然而一般常對Baffle及Trap有錯用之誤解2023/9/211

以下將簡略說明:阻擋:為一項用於凝

縮(condense)泵浦流氣體化與流體回流至泵浦沸騰器(boiler)之誤置陷阱:則為針對泵浦中氣相(Vapor)之物質作凝縮

(condense)捕捉之用

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1.5蒸發(Evaporation)

蒸發的形式或許可說是膜沈積中最簡單之型式真空蒸發(Vacuumevaporation)是沈積技術中可以使用多樣材料成膜的方法,通常之形式為在真空的環境,利用加熱源加熱來源材料(Sourcematerial)直至其揮發(evaporationorSublimes),揮發後之物質以沈積(deposited)或凝縮(condensed)於基板(Substrate)表面成膜(film)2023/9/213

1.6蒸發源(EvaporationSources)目前有兩種廣泛被使用之蒸發源型式(1)Thermalevporation(2)electronbeamevporation(1)Thermalevporation是其中最常使用之蒸發源即為直接加熱昇華材料之形式,採用坩堝(Crucible)

舟(boat)及線圈(wirecoil)來盛接蒸發材料件,然後利用外部之電流通過

加熱直接昇華之方式

2023/9/214(2)electronbeamevporation

則是被有效改良後之利器,其能力遠超過