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真空镀膜基础


真空鍍膜基礎
明道大學 余建志 日揚科技股份有限公司 98年11月06日
1

目錄

2

薄膜之應用
光學 電子電路 顯示器 元件 紡織品 模具 消費用品
? 反射膜、增透膜、濾光片 ? 天文望遠鏡、建築玻璃、相機、燈具 ? 導電膜、絕緣膜、保護膜 邏輯元件、運

算器、記憶體、磁片、CCD 運算器 記憶體 磁片 CCD ? 邏輯元件 ? 透明導電膜、攝像管光導膜、保護膜、 ? LCD、錄像磁頭 ? 蒸發鎳、鉻、鋁、金屬陶瓷、一氧化矽、硒 ? 電阻、電容、影印機硒鼓 ? 裝飾膜 ? 金屬花紋、金絲銀絲線 ? 濺鍍、離子鍍功能膜 ? 刀具超硬膜 ? 電弧離子鍍鈦金、濺鍍 ? 鏡面板、扶手、欄杆、不銹鋼薄板、手機外殼、NB機殼
3

真空鍍膜基本要素
設備
真空腔體 真空泵 感測元件 電氣控制

製程

基材 鍍材 鍍膜設計

檢測

膜層量測

4

薄膜量測
物理性質 機械特性 導電性質 光學性質
? 厚度 (不均勻性)

? 附著力 ? 殘留應力

? 電阻值 ? 方塊電阻值

? 透光性
5

薄膜工業規範(範例)
AZO膜 膜指標 400-800 nm波段內光平均透過率T 400-800 nm波段內光平均透過率不均勻性 400 1100 nm波段內光平均透過率T 400-1100 400-1100 nm波段內光平均透過率不均勻性 方塊電阻Rsqr 方塊電阻Rsqr不均勻性 物理厚度H 物理厚度不均勻性 Al膜指標 物理厚度H 物理厚度不均勻性 T > 84% <5% T > 81% <5% <100 Ohm/□ <5% 100 nm <5% 200 nm <5%

檢測儀器
膜層量測

光譜儀 掃描式電子顯微鏡

面電阻?測儀
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附著力 (檢測)

8

殘留應力(檢測)
雷射 面鏡 感測器

Tensile

Compressive

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導電性質
薄膜截面積不易得知,電阻無法以一般電線方式計算, 因此,將線路切割成多個正方塊,以方塊阻值表示

R RS ? ? t N
R?? L

?

單位 Rs(片電阻)?: Ω/?□ ρ?(電阻係?): Ω‐cm R?(導線電阻): Ω

? A? ?? ? R ? ? ?L ? ? ? ? ?L ? ? wt ? t ? w

製程
基材 鍍材 鍍膜設計

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鍍膜方法
物理氣相沉積 PVD 化學氣相沉積 CVD

蒸鍍 濺鍍

常壓CVD 低壓CVD 電漿輔助CVD 高密度電漿CVD

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真空鍍膜的分類
鍍膜目的 鍍膜法 粒子能量區分 作業方式 感應熱蒸鍍 電弧熱蒸鍍 電子束蒸鍍 分子束蒸鍍 反應濺射 磁控濺射 對向靶濺射 離子式鍍膜 PECVD LPCVD 離子束刻蝕 電子束刻蝕 X 射線曝光 離子植入
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蒸鍍 PVD 表面沉積 濺鍍 離子鍍 CVD 精微加工 表面改質 離子蝕刻 離子植入

0.1 ev ~ 1 ev

10 ev ~ 100 ev 數十 ev ~5000 ev 化學反應熱擴散 數百 ev ~ 數k ev 數k ev ~ 1000k ev

蒸鍍(Evaporation)

14

電子束加熱法

15

電阻加熱法

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濺鍍基本架構

17

濺鍍(SPUTTERING)

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連續式濺鍍機制
L=nxw w TS c a d

V

基板速率:V = ( (a + c) ) / tt 鍍膜時間:t = d / DR 鍍率( DR) ? Power , 1/TS

CVD基本架構
(1) 載氣 (2) 前趨物 (3) 反應氣體 (4) 加熱器 (5) 反應腔 (6) 基材 (7) 真空幫浦 (8) 冷阱 (9) 真空幫浦 (10)真空計

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常壓化學氣相沉積(APCVD)
N2 製程氣體 N2 基板

加熱器

排氣
21

低壓化學氣相沉積(LPCVD)

加熱線圈

基板

排氣

製程氣體
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電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)

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高密度電漿化學氣相沉積 (HDPCVD)
感應耦合電漿(ICP) 感應線圈 電子迴旋共振(ECR) 微波(2.45GHz) 陶瓷蓋 磁場線圈 電漿 射頻源

電漿 反應室 靜電夾盤 氦氣 基材 射頻偏壓

磁力線 基材 靜電夾盤 氦氣 射頻偏壓

電漿密度1011/cm / 3以上
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設備
真空腔體 真空泵 感測元件 電氣控制

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鍍膜設備分類
批次式 batch type

對捲式 roll to roll type

連續式 in-line type

集合式 cluster type

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設備
真空鍍膜設備
真空 腔體 傳動 系統 排氣 系統 鍍源 模組 量測 元件

其他

架台

製程 氣體 系統
流量控制 器 管路與接 頭

空壓 系統

冷卻 系統

電控 系統
電控箱 (含電路 元件) PLC模 組 電腦/控 制面板

模治具 設計/製 圖費 包裝/運 輸費 組立/測 試費 管銷

腔體架 台 其他架 台

主腔體 抽氣腔 體

馬達/減 速機 傳送機 構 升降機 構

泵 排氣管 路 閥門

電源 (RF、DC) 電極板 鍍源 (蒸鍍、 電子槍、 濺鍍靶)

真空計 溫度計 感知器

管線 氣壓缸 電磁閥

管線 冰水機 流量計

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真空腔體
關注要點
? ? ? ? ? 腔體尺寸 材質 表面處理方式 視窗配置 Port配置

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排氣系統
關注要點
? ? ? ? ? 幫浦型式 極限壓力 (真空度) 排氣時間 排氣管路 閥門配置

29

真空計組
關注要點
? 安裝位置 ? 壓力範圍 ? 製程需求 (準確度、防止污染)

30

鍍源
關注要點
? ? ? ? ? 鍍率 鍍材種類 (金屬/陶瓷) 電源型式 (DC/RF) 電力功率 力功率 防止短路電弧

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加熱系統
關注要點
? ? ? ? 製程溫度 真空加熱/大氣加熱 升溫速率 載盤吸熱係數

32

傳送系統
關注要點
? ? ? ? 真空傳輸/大氣傳輸 速度可調 工件位置感應 製程速度設計

33

製程氣體系統
關注要點
? ? ? ? ? 製程氣體種類 MFC流量選用 流場分佈均勻度 管路材質 接頭型式

34

?卻水系統
關注要點
? ? ? ? 需求位置 ?? (L/min) 壓? (in/out) 安全確認

35

電控系統
關注要點
? ? ? ? ? ? ? PC+PLC 可編輯 操作介面 監控系統 工作模式 緊急停止功能 安全互鎖功能

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簡報完畢,謝謝指教

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