濺鍍機台

本實驗所使用之濺鍍機台為高敦科技股份有限公司(Kao Duen Technology Corporation)所組裝，機台配有射頻磁控濺鍍槍、直流磁控 濺鍍槍、水冷卻機、匹配電路箱、真空抽氣系統與真空偵測系統等，

而機台示意圖如圖 2-1 所示。射頻磁控與直流磁控濺鍍槍皆為直徑為 兩吋之濺鍍槍，其內部有環型磁鐵，可提高濺鍍鍍率。濺鍍槍與載台 之距離為 5 cm，射頻產生器為 HÜ TTINGER Elektoncik PFG 300RF，

其頻率為 13.56 MHz。因濺鍍過程中有電漿產生，將使腔體內溫度升 高，而有消磁之情況，故配備水冷卻機(Point, CLA-12PTS)進行冷凝。

匹配電路箱(matching network)為調整機台內部之阻抗，用以降低反射 功率。真空抽氣系統由機械幫浦(mechanical pump, ALCATEL, 2033 SD)與擴散幫浦(diffusion pump, ULVAC, ULK-06A)組成，機械幫浦用 以粗抽與抽去擴散幫浦產生之熱氣，擴散幫浦則用於細抽，使腔體真 空度達濺鍍條件之背景壓力值。真空偵測系統以熱離子真空計(ion gauge, TERRANOVA, Model 934)進行腔體內壓力量測，製成氣體之流 速以質流控制器作為調控。

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圖 2-1 濺鍍機台示意圖

濺鍍沉積 (sputter deposition)

濺鍍沉積為一物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)，以 濺鍍方式進行薄膜沉積。濺鍍指電漿轟擊固態靶材，使靶材表面材料 濺出之過程。具高能量之帶電離子於轟擊過程中將部分能量轉移至靶 材表面之分子或原子，使其脫離靶材，此些被撞擊出之分子或原子於

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基板上進行沉積，形成薄膜。電漿為固、液與氣三態以外之第四種型 態。電漿之形成可藉由強電磁場電離氣體分子或原子，產生由離子、

電子與中性粒子組成之氣體，此即為電漿。

直流濺鍍 (direct current sputtering; DC sputtering)

當製程用之惰性氣體通進真空腔體內，於靶材與基板間加上高壓 直流電源，產生高電場，此時氣體粒子於此高電場下發生解離，解離 後正電離子受電場影響，撞擊位於負電極之靶材，經能量轉換，使靶 材表面之分子濺出並沉積於基板上，形成薄膜。

射頻濺鍍 (radio frequency sputtering; RF sputtering)

射頻濺鍍為製程氣體通入真空腔體後，於靶材與基板間施加 13.56 MHz 之交流電，形成週期性電場，產生電漿。藉由電漿中離子 轟擊靶材，使靶材表面分子或原子脫離靶材，沉積於基板表面，生成 薄膜。因直流濺鍍於非金屬材料製程中，有正電荷累積於靶材表面之 問題，將排斥其他撞擊靶面之正電荷之離子，使濺鍍無法運作，而射 頻濺鍍因使用交流電，可吸引電子朝向靶材，中和靶材表面正電荷。

因此射頻濺鍍不受靶材導電性限制，可進行金屬與非金屬材料之濺鍍，

而直流濺鍍則只能進行金屬材料濺鍍。

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磁控濺鍍 (magnetron sputtering)

磁控濺鍍為濺鍍系統內加裝磁控裝置。因直流與射頻濺鍍皆使帶 電荷粒子進行直線運動，導致氣體分子或原子之離子化較低，進行靶 材轟擊之正電荷離子較少，而造成濺鍍效率差之問題。磁控裝置產生 之磁場可影響電漿內電子之移動，使電子呈現螺旋式之運動，增加行 進之距離，提高電子與氣體分子或原子之間碰撞，產生較多離子撞擊 靶材並濺射出更多材料沉積於基板上，因此磁空濺鍍可提升濺鍍效 率。

反應式濺鍍 (reactive sputtering)

反應式濺鍍為濺鍍過程中通入反應之氣體，使被濺射出材料與反 應氣體於靶材表面、電漿中與基板表面進行碰撞，產生反應，形成化 合物薄膜。然而，反應式濺鍍使靶材表面因反應而有化合物殘留於表 面之情況，導致濺鍍效率降低。

靶材 (target)

本實驗所使用之靶材乃與台灣格雷蒙偉斯企業購買(Gredmann Taiwan Ltd.)。靶材直徑為兩吋，厚度為 3 mm，並使用銦膠黏貼至銅 背板上，增強導電性。銅背板上有用螺絲鎖上扣片，使黏於銅背板之 靶材可裝載於濺鍍槍上。濺鍍前，將於靶材背面之銅背板上塗抹散熱 膏，可避免因升降濺鍍功率過快或濺鍍時受電漿加熱而導致表面破裂

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之情況。

基板 (substrate)

本實驗所使用之基板為 ruby mica scratchfree，長寬均為 25 mm，

厚度為100 μm，其密度約為 2.6 ~ 3.2 g/cm³，摩氏硬度為 2 ~ 3.2，晶 體結構為單斜晶系(monoclinic)且受外力後會有解理之現象，解理乃 礦物受力後，沿鍵結強度較弱之面產生破裂之現象。於 25°C 時之比 熱約為 0.206 ~ 0.209 cal/g°C，介電常數約為 6.5 ~ 9.0 F/m，電阻率約 為10¹⁰ ~ 10¹³ ∙ 𝑚。此 ruby mica scratchfree 可承受最大溫度約為 400°C ~ 500°C，當 ruby mica scratchfree 受更高溫度影響，會減弱內 部層與層間之分子鍵結力，而造成單片 ruby mica scratchfree 容易剝離 出數片之情況，因 ruby mica scratchfree 剝離數層後能進行彎折，故作 為本實驗所使用之可撓式基板。圖 2-2 為 ruby mica scratchfree 之外 觀。

圖 2-2 ruby mica scratchfree

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