3.2.4 薄膜濺鍍操作流程與其物理意義
Ⅰ.前置準備動作︰(1)開啟冷卻循環水、空氣壓縮機、濺鍍機總電源。(2)將腔體 破真空，打開氮氣鋼瓶，開氣動閥V4(valve#4)。(3)將玻璃基板以真空膠帶貼在 金屬遮罩後面，連同金屬遮罩放進濺鍍機腔體內的樣品座上。(4)最後封腔體前，
要確定靶材是否已濺鍍完，確認擋板(shutter)是否運作正常。
Ⅱ.對腔體進行抽真空︰(1)開啟機械幫浦(MP)，等其運轉聲音穩定，接著開氣動 閥V2，此時需立即扶住後方抽氣管，因當時壓力變化大會造成抽氣管劇烈震盪，
而導致機台晃動。(2)等到腔體的壓力小於5×10−2torr，關掉氣動閥V2，開氣動 閥V1，等到渦輪幫浦的壓力 P1 小於5×10−2torr，打開渦輪幫浦電源turbo start，
開氣動閥V3，手動閥全開(開至中心螺紋與平台齊)。
Ⅲ.通入氬氣到腔體內︰(1)等到 chamber 的壓力抽至3×10−6torr，關掉氣動閥 V3， 手動閥轉小。(2)開氬氣鋼瓶，開啟氣體流量計的電源，設定氣體流量為 7 sccm， 開啟其內部氣動閥，再開氬氣手動閥。(3)利用渦輪幫浦和腔體間的手動 閥調整腔體壓力至7×10−3torr，開啟直流電源，試打10 W，確定是否能產生電 漿(plasma)， 壓力穩定後，計時等待 10 分鐘。
Ⅳ.濺鍍過程︰(1)首先開啟膜厚計，按 stop 鈕，確認
“density”、”impedence”、”tooling factor”這三個值是否正確後，再按 start，即開 始待命監測膜厚。(2)開擋板(shutter)。(3)設定欲打之功率值後，開啟電壓源，檢 查電漿是否發生，紀錄此時實際的電壓、電流、功率值。(4)紀錄薄膜沉積速率。
Ⅴ.停止濺鍍︰等到已達到的濺鍍厚度(1)將電壓源關掉。(2)關掉檔板。(3)此時膜 厚計所讀到的沉積速率已經為零，將膜厚偵測的動作停止，關掉膜厚計。(4)關 掉氬氣手動閥﹔氣體流量計的流量設為零，關掉其內部的氣動閥，關掉氣體流量 計、氬氣鋼瓶。(5)開啟氣動閥 V3，開啟和渦輪幫浦之間的手動閥。(6)等待 30 分鐘讓腔體冷下來，才可取出樣品。
Ⅵ.關閉濺鍍機︰(1)將氣動閥 V3 關閉，關閉渦輪幫浦和腔體之間的手動閥，關 掉渦輪幫浦的電源後，計時等待一個小時。(2)關閉氣動閥 V1，關掉機械幫浦 (MP)。(3)關閉濺鍍機的電源、空氣壓縮機、冷卻循環水、總電源。(後兩者需考
慮到蒸鍍機是否使用)
3.2.5 膜厚校正
依濺鍍的材質，樣品和膜厚計的擺放位置，將前述3.2.2 節的三個參數輸入 膜厚顯示器後，所得的樣品膜厚可能還是會跟實際膜厚有出入，因此我們濺鍍數 個膜厚顯示器為1000 Å 的樣品，實際用 α-step 測量膜厚，再將需要修正的比例 對＂tooling factor＂做修正，期望往後膜厚顯示器上所讀到的值為一可靠準確的 膜厚值。
如圖3-7，為實際測量膜厚的機台，名為 α-step﹔其測量膜厚的原理，為用 極細的探針實際接觸並劃過樣品薄膜到玻璃基板，而讀出樣品表面實際高度的落 差。將樣品置於可旋轉之平台，平台下有前後左右之調節齒輪，可調節平台的位 置，由左側光源的照明和右側顯微鏡的影像放大，可從顯示電視上清楚地看到放 大的影像，方便確定平台上的樣品位於探針正下方。探針掃膜厚的方向為旋轉平 台徑向的方向，如果平台有一較大傾斜角，探針則會自動判斷無法正常工作，而 我們可由傾斜調節齒輪調節至一可接受的傾斜範圍。
於實際掃膜厚前，可以先設定一些符合樣品解析參數︰(1)探針掃過薄膜的 快慢︰速度快精確度會下降，速度慢精確度上升，但需花較長的時間等待，我們 則選用速度最慢以求精確值﹔(2)探針壓於樣品上的力道︰探針力道較小，對薄 膜的傷害力也較小，可保護薄膜，但精確度會下降，若探針力道變大，精準度可 以提升，但也不可將探針力道調過大，很有可能刮傷薄膜，甚至是刮斷，同時也 會導致測出的膜厚值有更大的誤差﹔(3)探針掃過的長度︰通常會設定大於薄膜 寬度，讓我們可以明顯的看出一個像高原的圖形，而薄膜的寬度可由濺鍍時所使 用的金屬遮罩圖形做估計。
掃完膜厚後，可得到由探針所畫出的薄膜截面圖，如圖3-8。由顯示介面的 程式設定，我們可以手動去定義薄膜的左右兩邊界線，程式則會給出這兩條線之 間的距離和平均高度，即我們所在乎實際薄膜的寬度和厚度。
(圖3-7) 實際測量膜厚的機台︰α-step。
(圖3-8) α-step 顯示介面所呈現的薄膜截面圖。
光源
探針
顯微鏡
顯示電視
樣品
可旋轉之平台
左右調節齒輪 前後調節齒輪
傾斜調節齒輪
3.3 降溫量測原理與方式
我們所使用的低溫量測系統，是使用Oxford 公司的3He 系統，名稱為 HelioxVL，其最低溫可降至 0.25 K。以下會先依照降溫的流程，簡述各溫度區間 的降溫原理，接著介紹HelioxVL 的主要構造，再敘述降溫前的準備動作，最後 一部分為整個降溫的操作流程。
3.3.1 降溫原理
從室溫300 K 欲降到 0.25 K，在各個溫度區間，我們利用不同的冷源和技術，
因此這一節用溫度區間做區分討論降溫原理。
(1) 300 K~80 K 使用液態氮預冷(pre-cooling)︰
一大氣壓下，液態氮的沸點(boiling point)為 77.4 K，熔點(melting point)為 63.3 K，沸騰時的潛熱(latent heat)為 160 kJ/l。在此溫度區間，我們將低溫儀放入液態 氮中利用熱傳導的方式來降低溫度。