真空制程講解*1.1常用的真空制程*1.2高科技真空制程*1.3

鍍膜技術(shù)簡介1第一節(jié)

常用的真空制程除氣及干燥制程*制程的特征*必須處理大量的氣體，水蒸氣或有機物蒸氣*制程溫度有限制*真空幫浦僅用作維持抽系統(tǒng)中的空氣或氣體*真空幫浦及輔助系統(tǒng)*水環(huán)幫浦（water

ring

pump）及蒸氣噴流幫浦（vaporejector

pump）*回轉(zhuǎn)滑翼幫浦加冷凝器*冷凍干燥（freeze

drying）2產(chǎn)生氣體或固體粒子的制程*制程的特征*真空系統(tǒng)需抽大量的氣體，可能有溫度的變化*操作時很多制程系放入氣體

，利用氣體與氣體

反應，氣體與固體反應，亦有加高電場，利用

電子撞擊，離子碰撞，及電漿反應等*反應生成物會產(chǎn)生氣體或固體粒子

，可能有污

染性或腐蝕性

，最后排出的氣體應作污染防治*真空幫浦及輔助系統(tǒng)*粗略至中度真空范圍*高真空范圍3清潔制程*

制程的特征*制程的特征即為清潔，視制程的性質(zhì)不同要求的清潔

亦不盡相同*例如有些制程要求的清潔包括某些氣體亦被認為污染，

故制程中即使此些氣體亦不應存在*真空幫浦及輔助系統(tǒng)*粗略至中度真空范圍*高真空至超高真空范圍4高溫制程*

制程的特征*高溫制程不僅有高溫而且制程亦常有氣體產(chǎn)生

，故抽

大量的熱氣為其特征之一*產(chǎn)生高溫的方法及裝置常用*電阻加熱，射頻感應加熱，電漿加熱，電子加熱，

或雷射加熱*制程中所用的機件及襯墊等要用耐高溫材料*有些高溫制程中亦可能產(chǎn)生固體粒子或飛灰

，故應注

意污染問題*真空幫浦及輔助系統(tǒng)*粗略至中度真空范圍*高真空范圍5第二節(jié)高科技真空制程真空鍍膜*真空鍍膜（film

coating）技術(shù)可用于*鍍光學膜（optical

film）*

導電膜（

electric

conductive

film）*

介電膜（

dielectric

film）*

絕緣膜（insulating

film）*晶體膜（

crystalline

film）*

半導體膜（

semiconductive

film）*

超導體膜（superconductive

film）*

生物膜（biological

film）*

高科技工業(yè)產(chǎn)品如微電子（micro-electron）元件，光電（opto-electron）元件

，或奈米（

nano

）元件等多需要鍍膜制程

，因為要

達到符合高科技要求的質(zhì)量，真空鍍膜幾乎為唯一的方法，故真空鍍

膜技術(shù)為高科技工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)*常用的鍍膜制程包括如*加熱蒸鍍（thermalevapourationcoating）*電子蒸鍍（electron

coating）*撞濺離子鍍（

ion

sputtering

coating）*電漿蒸鍍（plasma

coating）等6離子布置*離子布置（ion

implantation）技術(shù)系利用離子布置機

（ion

implantator）將半導體元件制程中所需的雜質(zhì)以離子布置手段植入半導體晶元中，如超大型集成電路

（VLSI）等的制程即為常用此技術(shù)*離子布置用來作表面修飾（surface

modification）將

離子植入表層以改變材料表面的性質(zhì)如晶體結(jié)構(gòu)

，化學

性質(zhì)等，其結(jié)果可達到抗蝕，耐磨，不受化學劑作用，

減低磨擦系數(shù)

，以及改變電性質(zhì)如電阻等*離子布置不同于鍍膜在于其材料整體尺寸并不改變，即

材料表面上并未增加一或多層其他材料薄膜7真空磊晶

&分子束*真空磊晶（epitaxy）技術(shù)為將一種礦物晶體長在另一種

礦物晶面上，而使晶體基板上兩種礦物晶體的構(gòu)造排列相

同

，此技術(shù)可用于電子及光電元件的生產(chǎn)*磊晶需要高度潔凈的環(huán)境，利用真空才能達到此條件*分子束（

molecular

beam）應用的范圍很廣

，上述的分

子束磊晶即為一例*分子束為中性的自由分子具有一定的能量

，故必須在真空

中進行8電子束

&生物樣品*電子束（electron

beam）應用的范圍很廣，例如電子

鍍膜

，電子焊接

，電子加工

，或電子束平版印刷術(shù)（

e-beam

lithography）等*生物樣品（biological

sample）中的生物分子（biomolecule）的特性及辯識利用質(zhì)譜儀（

massspectrometer）作分析

，利用反向散射電子顯微鏡（backscat-tering

electron

microscope）攝取生物

樣品的顯微影像等均與真空技術(shù)有關(guān)9離子刻蝕

&微精密加工*離子刻蝕（ion

etching）利用聚焦及掃瞄技術(shù)而作離子

加工者常歸類在下述的微精密加工*利用大面積的離子束而作細微圖形的刻蝕，例如微機電MEMS（micro-electro-mechanical

system）利用深

層反應刻蝕DRIE（deep

reactive

ion

etching）制作微

機電裝置，或反應刻蝕作磁性物質(zhì)薄膜的刻蝕等*微精密加工（

micro

machining）系利用聚焦及掃瞄技

術(shù)而作離子加工例如將基板上的金屬如銅，以不同的像素（pixel）空間進行離子刻蝕加工*在硅基板上利用電漿刻蝕（plasma

etching）的微精密

加工，制作積成傳感器（integrated

sensor

），利用離

子束在基板上的磊晶層作微精密加工制作電子元件等10超導體*

超導體（

superconductor）為電阻等于零的材料

，通常

所用的超導體均須在液態(tài)氦溫度4.2

K下操作*所謂高溫超導為一種材料可在高于液態(tài)氦溫度4.2

K下操

作而具有超導性質(zhì)的材料。高溫超導薄膜利用離子撞濺在

超高真空中磊晶成長為高臨界溫度（

critical

temper-ature）（例如90

K）的超導氧化膜11顯示器*用作顯示器的LED

，

LCD

，TFT/LCD

，以及CRT其導電

玻璃，介電薄膜，導電膜等的制作均需要在真空中進行*有些顯示器如傳統(tǒng)的陰極射線管電視（

CRT

TV

）

，電漿

電視（Plasma

TV）等其中有電子發(fā)射，故必需高真空12第三節(jié)

鍍膜技術(shù)簡介鍍裝飾薄膜*裝飾薄膜種類*金色氮化鈦（TiN）膜

*黑色硬石墨膜*灰色膜及金屬色彩氮化鉻（CrN）膜

*鍍金屬保護膜*直接薄膜材料用加熱蒸鍍包括電阻加熱及電子槍加熱蒸

鍍

，離子撞濺鍍（

ion

sputtering

coating）或利用反

應蒸鍍（

reactive

coating）將真空系統(tǒng)中通入氣體如

氮氣而使其與蒸發(fā)的金屬蒸氣作用形成所需的薄膜例如:

鍍氮化鈦膜在物品上即可用此反應蒸鍍方法13鍍金屬保護膜*鍍金屬保護膜（

metallic

protective

film

coating）主

要在物品表面上鍍一或多層金屬膜，用作取代電鍍或化學

鍍的各種保護膜*此類膜附著力強，亦可具抗腐蝕，抗化學藥劑，及光彩等

特征。若所用鍍膜材料為硬度高的金屬，則此保護膜亦為

耐磨膜

。*保護膜種類*此類膜包括較軟金屬如金

，銀

，鋁

，銅等用作裝飾

，抗蝕，鏡面等金屬膜。硬度高的金屬膜包括金屬如鈦，

鉻

，鎳等及其合金膜

，耐磨膜的厚度約在0.1至2.0微

米間視用途而定14鍍光學薄膜*

鍍光學薄膜（optical

thin

film

coating）為光學及光電

工業(yè)上的重要技術(shù)*光學薄膜用作光學及光電儀器各類元件包括透鏡，稜鏡，

反射鏡，分光鏡，穿透鏡片，濾光片，窗等所鍍的單層或

多層膜（

multilayer

film

）

，所鍍的光學薄膜有下列幾

種：*鍍反射膜*鍍抗反射膜*鍍?yōu)V光膜及干涉膜*鍍光學保護膜15鍍電子及光電薄膜*

鍍電子膜*電子元件*信息貯存*

鍍光電薄膜*太陽能轉(zhuǎn)換器*發(fā)光元件16真空鍍膜所需的設備輝光放電系統(tǒng)*輝光放電系統(tǒng)（glow

discharge

system）利用射

頻（RF）電壓或直流高電壓產(chǎn)生輝光放電，使離子

撞擊基板表面將污染物分離被幫浦抽除而清潔基板*輝光放電作基板及其支架等的清潔均甚有效，但其

操作必須在較高的壓力下進行

，因必須有足夠的氣

體分子密度才會產(chǎn)生輝光放電18*高真空系統(tǒng)*真空室*抽真空系統(tǒng)*冷卻系統(tǒng)*真空壓力與氣體流量控

制系統(tǒng)（

pressureandgas

flow

controlsystem）17蒸鍍源–電電阻與感應式*

加熱蒸鍍源（thermal

evapouration

source*電阻加熱（

resistance

heating）*鎢絲（tungsten

filament）常用者有鎢絲線圈

（tungsten

coil

filament）及鎢絲錐形網(wǎng)籃

（tungstenconical

basket

filament）*船形鎢片加熱源（tungsten

boat）常用者有獨木

舟形（

canoe

type）及凹槽式（dimple

type）*感應加熱蒸鍍源（

induction

heating

evapourationsource

）一般多用射頻電源的高周波電感應加熱（high

frequency

electric

heating）19常用的電阻加熱蒸鍍源20高周波電感應加熱21蒸鍍源

-電子束加熱*電子束加熱蒸鍍源（

electron

beam

evapourationsource）*180度電子束蒸鍍源（

180

°e

beam

evapourationsource

）利用磁場偏轉(zhuǎn)使電子束發(fā)射的方向與打到靶

材的方向成180

°*270度電子束蒸鍍源（270

°

e

beam

evapourationsource

）利用磁場偏轉(zhuǎn)使電子束發(fā)射的方向與打到靶

材的方向成270

°*利用電子束蒸鍍源加熱及以石英芯片振蕩式膜厚監(jiān)

視器作現(xiàn)場監(jiān)控膜厚的真空蒸鍍系統(tǒng)22180&270度電子束蒸鍍源23電子束加熱蒸鍍源24蒸鍍源

-離子撞濺*離子撞濺鍍膜源（ion

sputtering

coating

source）*利用離子撞濺技術(shù)將靶材濺射出鍍在物品或基板上統(tǒng)