Sputter溅镀机原理与操作简介

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1、Sputter濺鍍機原理與操作簡介研究生:沈家煌指導教授:林義成博士真空之定義英文Vacuum，表示Empty或Nothing，空無一物,是佛家的境界，但在真空技術裡，真空係針對大氣而言，表示一特定空間內部之部份氣體被排出，其壓力小於一大氣壓,通常稱此空間為真空或真空狀態。在真空技術中，一密閉容器雖保持真空，但並非真正的空，也就是說真空並不表是容器內部全無氣體分子；事實上以目前之技術所及的超高真空狀態，其中仍有為數可觀之氣體分子存在。真空度介紹1atm=760torr=760mmHg=1.1325*105Pa(N/m2)=1.01325Bar=14

2、.7Psi(lb/m2)粗略真空(roughvacuum):氣壓從<760torr-1troo中度真空(mediumvacuum):氣壓從1torr-10-3torr高真空(highvaccum):氣壓從10-3torr-10-7torr超高真空(ultra-highvaccum):氣壓<10-7torr真空邦浦(一)定義：凡能將一特定空間內之氣體去除，以減低氣體分子數目，造成某種程度之真空狀態之機件，統稱為真空邦浦。(二)分類：在未介紹各種真空邦浦之結構、原理、功能等特性前，先讓我們依照不同性質將真空邦浦加以分類，以得一概括之認識。依抽氣型態：排

3、氣式：將氣體由特定空間內去除並排出至大氣。儲氣式：欲除去之氣體不排至大氣，而利用物理或化學作用永久或暫時性吸附在系統內。真空邦浦真空幫浦的分類機械幫浦(mechanicalpump)迴轉油墊幫浦(rotaryoil-sealedpump)此種幫浦的簡單構造如圖所示。機械幫浦(mechanicalpump)＊工作壓力範圍：粗略真空中度真空~10-2Torr~10-3Torr(twostage)＊抽氣速率：轉子之轉速約120~2000l/min＊用途：低真空抽氣作為DiffusionPump、RootsPump、TurbomolecularPump之

4、前置邦浦。冷凍幫浦(cryopump)冷凍幫浦低溫抽氣主體構造如圖所示。分為兩個不同溫度的低溫面，第一級(firststage)溫度為50~80。K，第二級(secondstage)溫度為10~20。K，在設計上，為防止輻射熱對第二級的影響，第一級要將第二級完全罩住，且不可透光，同時第一級要有足夠的間隙使氣體能進入第二級，因此第一級通常設計成百葉窗式的45。擋片;第二級設計成倒懸的杯狀，杯內部貼附有活性炭吸附材料。冷凍幫浦(cryopump)冷凍幫浦(cryopump)抽氣時氣體由系統經高真空閥而進入幫浦主體，首先碰到溫度為70。K的第一級，這時水

5、氣(H2O)和部份約二氧化碳(C02)將喪失動能脫離氣態而凝結在此低溫面上，其餘的氣體則喪失部份動能而進入第二級，在10。K的低溫下除He、H，和Ne外所有氣體都將冷凝而附著在此低溫面上，這種因冷卻而喪失動能脫離氣態的現象稱之為低溫冷凝作用(Cryocondensation)，至於He、Ne、H，等氣體再次喪失動能後進入第二級之內部而被低溫的活性炭吸附住，這種抽氣現象稱之為低溫吸附作用(Cryosorption)。如前所示，冷凍幫浦只靠冷凝、吸附是不夠的。不過在低溫時有另一優點可以協助捕獲不易冷凝的氣體分子，此即為低溫捕獲。低溫邦浦主要靠這三種原理

6、來達到抽氣的目的。冷凍幫浦(cryopump)Cyropump若長期使用或是吸入大量氣體，其抽氣量將會降低，此時必須要對Cyropump作再生的動作，那就是將Cyropump內部溫度回升到室溫，然後通以氮氣來回數次，藉此將原本吸附的氣體帶出，如此Cyropump將可恢復原狀，不過若因操作不當有油氣進入Cyropump污染了內部的活性炭，則必須全部更換活性炭才有辦法恢復原抽氣量。冷凍幫浦-再生冷凍幫浦(cryopump)＊工作壓力範圍：中度真空高度真空1.壓力範圍：10-3~10-10。torr2.抽氣速率大小：(對空氣)500~10000l/se

7、c3.用途：高真空或超高真空抽氣使用4.特點:乾淨，無油氣污染反應性濺鍍反應性濺鍍物理氣相沉積（PVD）處理，又可分為真空蒸鍍(VacuumEvaporation)、濺射(Sputtering)、離子蒸鍍(IonPlating)等三種型態。濺鍍法是在輝光放電的環境下，利用動量傳遞的方式，以離子轟擊置於陰極的靶材，將靶原子濺射出來並沈積於基板上。在濺鍍化合物薄膜時，若直接以化合物做為靶材，濺鍍出的薄膜成份會與靶材成份相差很大，故一般在濺鍍化合物薄膜時，通常將反應氣體混合於放電氣體中，以控制化合物薄膜的組成與性質，此種濺鍍方法稱為反應性濺鍍法。在反應性

8、濺射中，所通入的反應氣體可能被消耗的途徑包含在靶材表面被吸附（adsorbed），(包括腔體內部其它表面含基板表面)，與濺