電子束蒸鍍系統

加熱轟擊，使之氣化分解進而擴散到達機材，到達薄膜沈積的目的。本論文 ITO 與 IGZO 被採用在金屬薄膜製程，用加熱的方式用來沉積 ITO 與 IGZO 金屬薄膜 的方式也被廣泛的使用。電子束蒸鍍系統的開發就是為了要沉積高純度的薄膜。

其工作的原理是先利用電流加熱燈絲，而處於高熱的燈絲容易游離出電子，進而 燈絲尖端放電，高直流電壓下產生電子束，由於電子帶有電荷，所以可以施以電 場加速，亦即施以 V 電位差，則電子束所擁有的動能 1/2mev²=eV，me為電子質 量，v 為電子之速度，一般 V 為 5kV 到 15kV，設 V 為 10kV，則電子速度可高 達 6×10⁴km/sec，如此高速電子撞擊在膜材料上將轉換成熱能，溫度可高達數千 度。而把膜材料蒸發成氣體蒸鍍到樣品上。[28]

電子束蒸鍍技術之特點：

優點：

(1) 容易控制蒸鍍速率：在蒸鍍金屬厚度的控制上，電子束蒸鍍技術採用石英震 盪片（crystal）來偵測蒸鍍速率以及膜厚，其原理是在 Crystal 地方加上一 組 5MHz 的電源,其由膜厚機所提供，當下電極的部位沉積一些金屬層之 後,由於壓電效應的原故，造成輸出信號的改變，利用其變化量去折算目 前的鍍率及膜厚。可利用電子槍的燈絲尖端放電，電流控制金屬的蒸鍍速 率，當蒸鍍速率降低時，即可得到較緻密的膜。

(2) 膜品質較高：因電子束直接加熱在膜材料尚且一般裝膜材料坩堝之鎗座都有 水冷卻，因此比起熱電阻加熱法污染較少，膜品質較高。

(3) 可蒸鍍靶材樣品多：由於電子束可加速到很高能量，一些膜性良好的氧化膜 在熱電阻加熱法中不能蒸鍍的，在此皆可。

(4) 多層膜的蒸鍍：在真空腔體底部有放置轉盤，可在坩鍋中放置不同靶材，在 腔體不破真空且不使靶材氧化的前提下，可以作多層膜的蒸鍍。

(5) 鍍膜厚度分佈的均勻性且高精度量產的規模：電子束蒸鍍技術的靶材蒸發方 式，屬於點放射狀蒸鍍，若擴大電子束之掃描範圍，亦即增加蒸發源面積，

且樣品放置在圓弧載盤上，使石墨坩鍋中靶材蒸發點到載盤各個樣品的距 離固定，單位面積、單位時間通過的氣相原子數相同，有助於提高鍍膜厚 度分佈的均勻性與高精度量產的蒸鍍技術。

缺點：

（1） 若電子束及電子流控制不當會引起材料分解或游離，前者會吸收，後者會 造成基板累積電荷而造成膜面放電損傷。

（2） 對不同材料所需之電子束的大小及掃描方式不同，因此鍍膜過程中所使用 不同膜材料時必須不時調換。

（3） 對於昇華材料或稍溶解集會蒸發之材料，及某些氟化物、硫化物等。對這 類材料電子束之大小、掃描振幅與頻率都需加大、或者把此類材料事先壓 製成塊，否則其蒸發速率及蒸發分佈不穩定，此對於膜厚的均勻性影響很 大。[29]

圖 3-1 電子束蒸鍍系統之示意圖

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圖 3-2 電子束加熱圖[30]

圖 3-3 電子束蒸鍍系統實體圖