微 光 機 電 系 統 實 驗 室
PVD 蒸鍍機說明書
中華民國九十三年六月 版本 1.0
撰稿人：唐隆綾 第 1 頁，共 15 頁
零、 使用面板介紹
0.1 電源箱
0.41 熱偶真空計
0.42 離子真空計 0.53 膜厚監測計
0.2 冰水機
0.6 DC Power 0.7 真空腔體
0.31 真空閥
0.32 幫浦開關
0.52 轉速控制器 0.51 靶材切換處
0.75 蒸鍍視窗 0.74 基板固定座
0.73 石英震盪片
0.72 擋板
0.71 熱阻絲
撰稿人：唐隆綾 第 2 頁，共 15 頁
0.1 總電源開關
a. 主電源
b. DC power supply c. 高溫燒結爐
d. 蒸鍍機電源
(b)
(c) (d) (a)
0.2 冰水機
a. 控制面板 b. 冰水機外觀* 開機時先開 power 鍵再開 pump 鍵，溫度控制在 20oC。
0.3 真空控制面板
0.31 真空閥門a. 高真空閥(Hi-vac Valve) b. 粗抽閥(Roughing
Valve)
c. 前級閥(Foreline Valve) d. 破真空閥(Vent Valve)
* 閥門逆時針方向為開。
* 閥門開啟後皆要回轉半圈，
其中，高真空閥與地面垂直 時為開；閥門關閉時關緊即 可。
* 前級閥與粗抽閥勿同時開 啟，切換閥門時必為先關後 開。
(a) (b) (c)
(d)
0.32 幫浦開關
a. 機械幫浦(mechanical pump)開關
b. 擴散幫浦(diffusion
pump) 開關 (a) (b)
(a) (b)
撰稿人：唐隆綾 第 3 頁，共 15 頁
0.4 真空計
0.41 熱偶真空計(Thermalcouple Gauge) a. 第一段測量管路真空。
b. 第二段測量腔體真空。
* 測量低真空之真空計，量測 範圍由大氣壓至 1mtorr。
0.42 離子式真空計(Ion Gauge) a. 開啟電源後按綠色的
gauge 鈕開始測量，量 完立即關閉以防真空度 降低傷及 Ion gauge。
b. degauge：黃色按鈕，
用於燈絲的清潔，當真 空計不準時才需清理。
* Ion gauge 測量範圍為小於 1mtorr 的高真空之真空度，不 能用於中低真空，開啟高真 空閥後才能使用。
0.5 蒸鍍控制面板
0.51 熱阻絲開關* 共有三道熱阻絲，控制面板與 熱阻絲的對應如右圖。
* 可分別放上三種金屬，由此開 關切換欲鍍之金屬。
* 熱組絲間由擋板隔開，以防其 上之金屬相互污染，注意擋板 不得與熱阻絲接觸以防通電時 導通。
(a)
(b)
撰稿人：唐隆綾 第 4 頁，共 15 頁 0.52 DC 馬達調速器
a. 轉速一般控制在 6。
b. DC 馬達調速器開關。
* 此調速器控制欲鍍基板的公轉 速度。
0.53 膜厚監控計
a. 顯示蒸鍍速率 b. 顯示蒸鍍厚度 c. 石英震盪片顯示區
- “READY”則為正常 - “XTAL FAIL”則需更 換石英震盪片
d. 開關
* 蒸鍍開始前需先調整靶材密度 及歸零膜厚。
0.54 控制面板插頭
* 位於蒸鍍機台的後下方(如右 圖所示)，開啟蒸鍍機前須先 插上插頭。關機時此插頭也必 須拔起。
0.6 DC power
a. 電壓旋鈕及電壓表 b. 電流旋鈕及電流表 c. 電源開關
*
使用時如右圖，先將電流旋鈕 旋至正上方，再慢慢調整電 壓。(a)
(b)
(a) (b)
(C) (a) (b)
(c)
(d)
電壓值 電流值
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0.7 真空腔 (chamber)
0.71 熱阻絲
*
不同金屬之熱阻絲不得混用，通常黏著層放在第一道。
* 在蒸鍍過程中以表 0.51 中的開 關來切換欲蒸鍍之熱阻絲。
0.72 擋板 a. 擋板
b. 擋板控制處(位於機台右 側)
* 用於
阻擋靶材蒸鍍於基板。* 當靶材開始融化，先保持擋板 關閉幾秒，阻擋不純的氧化層 污染，再打開擋板開始蒸鍍。
0.73 石英震盪片
a. 石英震盪片基座 b. 石英震盪片
c. 石英震盪片拆換工具
* 石英震盪片容易破碎，拆換時 務必小心。
* 換下之石英震盪片需回收再利 用。
0.74 基板固定座
* 每次蒸鍍可鍍四片四吋大小的 基材，以 3M 膠帶固定之。
0.75 蒸鍍視窗
(b) (c) (a)
(b)
(a)
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* 用於蒸鍍時觀察真空腔體內熱 阻絲的變化情形，每次蒸鍍在 抽真空前換上新的玻璃。
0.76 液態氮筒 a. 液態氮桶 b. 量杯
* 倒液態氮注入 1/3 量杯的量即 可。
* 液態氮溫度極低，使用時必須 特別小心，勿使身體觸碰液態 氮，否則有凍傷之虞。
(b) (a)
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一、 開機程序
1. 打開電源箱之主電源、蒸鍍機開關
2. 打開冷卻機之”POWER”及”PUMP”，溫度設定為 20℃。
3. 插上蒸鍍機插頭。
二、真空抽氣
2.1 開啟機械幫浦與擴散幫浦
a. 確定四個閥門皆為關閉。
b. 打開
機械幫浦開關
。 c. [1 分鐘後]開啟前級閥
。d. [5 分鐘後]開啟
擴散幫浦 開關
，需計時 1 小時。■真空面板上之四個閥門(如表 0.31 所示)確定其皆為關閉。
■開啟真空面板上之
機械幫浦 開關
(如表 0.32 所示)。■
機械幫浦
打開後一分鐘，幫 浦轉順後開啟前級閥
抽管路 真空(如右圖 c)。■ 開 啟
擴 散 幫 浦 開 關
( 如 表 0.32)，並以計時器倒數 1 小 時，一小時候方能開啟高真 空閥完成整個抽氣手續。a.
c.
2.2 放入欲鍍基板及靶材
a. 破腔體內真空。b. 將欲鍍靶材、欲鍍基板 放置妥當並更換蒸鍍視 窗玻璃。
c. 檢查膜厚監控石英振盪 片、基板公轉馬達是否 正常。
d. 更換腔門真空油。
■開破
真空閥
(如右圖 a)，破腔 體內真空，破完真空後隨手 將破真空閥關上(如右圖 b)。■將此次欲鍍基版以 3M 膠帶固 定於基版固定座(如表 0.74 所 示) ；靶材分別放置於熱阻絲 上並記下靶材位置，注意熱 阻絲間不能導通；最後更換 蒸鍍視窗玻璃。
■開啟膜厚監控器，觀察石英 震盪片顯示區(表 0.53c)；開 啟 DC 馬達調速器，觀察基 版是否公轉順暢。
■以酒精清除腔門及 oring 上舊 a.
b.
撰稿人：唐隆綾 第 8 頁，共 15 頁 的真空油，並塗上薄薄一層
新的真空油。
2.3 以機械幫浦粗抽真空腔
a. 前級閥關閉，打開粗抽 閥，粗抽真空腔體內真 空。■蓋下玻璃遮罩，把
前級閥
關 閉，打開粗抽閥
，粗抽真空 腔體內真空，待玻璃罩吸住 即可把粗抽閥
關閉，打開前 級閥
。計時 1 小時內，將前 級閥
關閉，開啟粗抽閥
，直 到熱偶真空計第二段真空度 在 200mTorr 下。2.4 倒液態氮
a. 觀察腔體壓力是否到達 200mTorr 以下。
b. 真空達 200mTorr 以下 時，關閉
粗抽閥
，打開前級閥
，倒入液態氮。c. 將
前級閥
與粗抽閥
切換 一次，再切換回來。■開啟熱電偶真空計，切換至 2 以測量腔體真空度是否到達 200mTorr。
■真空達 200mTorr 以下時，關 閉
粗抽閥
，打開前級閥
(如右 圖 a)，接著裝 1/3 桶的液態 氮倒入。■關閉
前級閥
，打開粗抽閥
， 約過十秒鐘，再關閉粗抽 閥
，開啟前級閥
(如右圖 b.c)。a.
b.
c.
2.5 [一小時後] 開高真空閥
a. 打開高真空閥門
。*注意事項：此時
前級閥
為開 啟，粗抽閥
為關閉，破真空閥
為關閉。■確定閥門狀態如右圖並開啟 熱偶真空計，邊開啟
高真空 閥
邊觀察腔體壓力有無上升 正常狀況壓力會下降至最低 值，若壓力不降反升則立刻 關閉高真空閥
，以防油氣回 漏。2.6 [四個小時後] 倒第二次液態氮
撰稿人：唐隆綾 第 9 頁，共 15 頁 a. 倒入液態氮。 ■確定
粗抽閥
關閉，前級閥、
高真空閥
開啟，即可倒入液 態氮。a.
2.7 [兩個半小時後] 觀察真空度
a. 若真空度在 6x10-6 Torr以下即可開始蒸鍍。若 真空不夠，需繼續抽真 空。
■開啟離子式真空計電源，按 下鈕上標有“gauge＂的鈕，
此時 Gauge 會顯示腔體內之 真空度。
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三、鍍膜製程 3.1 設定膜厚監控器
a. 設定欲鍍金屬密度
b. 將膜厚數值歸零。
■按”PG”進入程式設定區。按”E↓”
直到顯示”DENSITY”處，輸入欲 鍍靶材之比重值。按” E↓”到下 一個，再按” C↑”，確定比重值 有輸入。
■按”PG”回到主畫面。按
「2」”zero”，使膜厚數值歸零。
3.2 選擇欲鍍金屬及設定基材轉速
a. 切換熱阻絲以選擇欲鍍金屬。
b. 調整基版公轉速度至 6 rpm。
■以蒸鍍面板中之熱阻絲開關(如表 0.51)來選擇欲鍍金屬。
■開啟 DC 馬達調速器(如表 0.52)，
一般調整轉速為 6。
3.3 開始蒸鍍
a. 開啟電源開關。
b. 將靶材加熱至熔化，金屬開 始蒸發。
c. 打開擋板，控制鍍膜厚度與 蒸鍍速率。
d. 蒸鍍完成關閉電源。
■開啟 DC power 電源開關，以及變 電箱之 DC power 開關。
■先將”電流旋鈕”旋轉到中間位 置，再慢慢調整”電壓旋鈕”，直 到熱阻絲開始變紅。
■打開擋板，觀察膜厚監控器上顯 示之厚度與速率。一般速率控制 在 5Å/s。若蒸鍍速率不足則增加 電壓；超過則減少電壓值以調整 之。
■達到欲鍍厚度後關閉擋板，將電 流電壓歸零，關閉 DC power 電源 開關。
■若還需繼續其他道熱阻絲的蒸 鍍，則由 3.1 之步驟重複開始。
■整個蒸鍍過程完畢後再關閉變電 箱之 DC power 開關。
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四、取出試片及關機步驟 4.1 關閉高真空閥
4.2 取出試片
a. 破腔體真空。
b. 取出試片。
■開
破真空閥
，破腔體內真空，破 完真空後隨手將破真空閥關上。■由基版固定坐上取下基版， 再將 固定做放回腔體。
4.3 粗抽腔體
a.
前級閥
關閉，打開粗抽閥
， 粗抽真空腔體內真空。■蓋下玻璃遮罩，把
前級閥
關閉，打開
粗抽閥
，粗抽真空腔體內真 空，待玻璃罩吸住即可把閥門換 回原位。4.4 關機
a. 關閉
擴散幫浦
。b. 【30 分鐘後】關閉
前級閥
以 及機械幫浦。c. 開啟洩氣閥洩氣。
d. 關閉冰水機。
e. 拔掉機台控制面板插頭。
f. 關閉蒸鍍機總電源。
■關閉
擴散幫浦
後計時 30 分鐘。■關閉
前級閥
並確定真空面板上四 個閥門皆為關閉，關閉機械幫 浦
。■緩慢地開啟機台後方洩氣閥，洩 氣至洩氣閥內外壓力相同為止。
■先關閉冰水機之 pump 鍵再關閉 power 鍵。
■拔掉機台後下方之蒸鍍面板插頭 (如表 0.54)。
■關閉總電源開關之蒸鍍機電源(如 表 0.1)。
撰稿人：唐隆綾 第 12 頁，共 15 頁
五、蒸鍍機維護保養原則 5.1 機械幫浦氣震
a. 氣鎮目的：去除累積於機械幫 浦中之水氣。
b. 氣鎮時機：每個月或是當機械 幫浦抽氣速率過慢時，於機械 幫浦開啟運轉時操作。
c. 氣鎮方法：於機械幫浦運轉時 (擴散幫浦未開)，將機械幫浦 上方之銀色旋鈕旋鬆約 10 秒後 聲音較為順暢便可關起，如此 操作 3 次便完成氣鎮手續。
5.2 機械幫浦換油與過濾
a. 換油時機：使用一年後，或是 當油品不再清澈時更換之。
b. 換油步驟：由圖 3 處將舊油漏 出，由圖 1 處倒入新油，油表 (圖 2)之位置約在八分滿坐右即 可。
c. 過濾：加入過濾劑(圖 1)於機械 幫浦至擴散幫浦的管路中(如圖 2)，當真空腔體之真空度無法 被達到，則需要加熱之(將圖中 插頭插上即可加熱)，以過濾擴 散幫浦的油氣。加熱後機械幫 浦油會轉為乳白色，需更換。
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5.3 擴散幫浦換油
a. 先將原於擴散幫浦內的油漏 出，其漏油孔如圖 1 所示，於 機台後方擴散幫浦的右下角，
將螺絲旋開即可漏油，漏油速 度稍慢，約需 2 小時以上，待 完全漏出後將螺絲鎖緊。
b. 由圖 2 之灌油孔倒入新油，灌 油孔內有ㄧ油棒可觀察油量，
灌入之油量約在油棒之兩條標 示線中間即可。完成灌油動作 後將螺絲鎖緊。
5.4 玻璃視窗與石英震盪片回收
a. 回收原則：石英震盪片上之成分為石英鍍金，因此回收之石英震盪片主要以 CR-7 清洗，以掀離的方式去除蒸鍍上之金屬薄膜；玻璃視窗亦同。
5.5 真空腔清潔
a. 腔體清潔：以砂紙與鐵刷去除吸附於腔體及擋板等物件上之金屬粉塵，並以 無塵紙及吸塵器清理之。
b. 開高真空閥清潔真空管路：同樣的，以吸塵器清理管路。
c. 更換鋁箔紙。
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六、維修廠商聯絡表
儀器 維修廠商 聯絡電話
蒸鍍機本體 精儀呂日清 (03) 5779911*455 (03) 5779911*569 DC power 精儀呂日清 (03) 5779911*455
(03) 5779911*569 膜厚監控計 精儀呂日清 (03) 5779911*455
(03) 5779911*569 熱偶真空計 精儀呂日清 (03) 5779911*455
(03) 5779911*569 機械幫浦 精儀呂日清 (03) 5779911*455
(03) 5779911*569 機械幫浦油 東服 (03) 5508388 擴散幫浦油 俊尚 (02) 29081350*17 離子真空計 俊尚 (02) 29081350*17 冰水機 昇鋐 (02) 22862049 液態氮 巧充 (02) 29886535 附錄：
常蒸鍍金屬之比重值
蒸鍍材料 材料密度
Au 19.3
Cu 8.9
Cr 7.0
Ti 4.5
Ni 8.9
Pt 21.5
Al 2.7
撰稿人：唐隆綾 第 15 頁，共 15 頁
PVD 蒸鍍系統實驗記錄表格
姓 名 試片數量
__________片開機時間
年 月 日 時 分關機時間
年 月 日 時 分到達可蒸鍍時
之總抽氣時間
時 分真 空 度
粗抽腔體 1min：________ Torr 粗抽腔體 3min：________ Torr 粗抽腔體 5min：________ Torr 背景壓力：_____________ Torr
冷卻水溫度
設定溫度：______℃
終 溫：______℃
蒸鍍材料 與 電壓/電流
1. Adhesion layer：□ Cr、□ Ti、其它：________
電壓________V、電流________A、速率__________Å/sec、厚度_______ Å 2. Metal layer：□ Au、□ Cu、□ Ni、□ Al、其它：________
電壓________V、電流________A、速率________Å/sec、厚度________Å
實驗結果
機台狀況
備 註
1. 請確實按照操作步驟進行實驗程序，否則會嚴重影響真空系統性能。
2. 實驗人員請確實填寫實驗記錄表。
3. 操作程序經楊啟榮教授考核合格者，才得以使用本機台。
4. 本機台已由管理教授指定專門操作人員，請勿私下自行操作。
