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先進物理鍍膜實驗室(Ⅰ)

負責人

李志偉 老師

負責人分機

4437

地點

薄膜中心1F

實驗室分機

4475

簡介

       本實驗室以物理氣相沉積研究為重點,使用兩套磁控濺鍍設備,其中一套為連續式鍍膜設備,除了裝配一台離子槍作為輔助沉積之外,同時使用兩台脈衝直流電源與一台射頻電源來提供三支六吋靶槍之濺鍍電源,以及一台射頻電源作為基材偏壓;透過本設備將可研究離子束輔助沉積技術、脈衝直流電源技術以及相關製程參數對電漿密度與薄膜特性的影響。

       第二套批次式鍍膜設備使用各兩台脈衝直流電源與射頻電源提供四支5 吋X 12吋長方形靶槍之濺鍍電源,並以直流電源作為基材偏壓,試片置於四靶槍中間的基材放置架上,可做各種角度的公轉與自轉,因此可在具有三維形貌的元件上鍍製各種薄膜,並能透過電漿放射監控裝置,回饋控制製程氣體流量,以獲得預期之薄膜品質。

研究遠景

本實驗室將進行之薄膜研究包括以下種類:

(1)材質分類:金屬薄膜、金屬玻璃薄膜、合金薄膜、氮化物薄膜、氧化物薄膜、碳化物薄膜與、碳氮化物薄膜與氮氧化物薄膜等。

(2)用途分類:抗電磁波輻射薄膜、透明導電氧化物薄膜、導電金屬膜、抑菌薄膜、高硬度氮化物薄膜、彩色薄膜等。

(3)結構分類:奈米結晶結構薄膜、奈米複合薄膜、奈米多層薄膜。

本實驗室設備將可提供本校各相關系所師生進行高密度電漿鍍膜的研究,同時可進行

跨校的學術合作與產學合作服務,同時亦可整合本中心其他實驗室設備製作太陽能光

電薄膜元件以及各種類的光電、半導體、磁性、光學與機械領域應用的薄膜。

 

 

 

 

            

 

管理者:林義原 (#4436)、洪毓琪 (#4436)

設備原理

       連續式物理氣相沉積系統裝配三支六吋靶槍,並使用一支六吋直流電源離子槍作為輔助沉積,本系統以兩台脈衝直流電源與一台射頻電源來提供三支六吋靶槍之濺鍍電源;基材並使用射頻電源提供偏壓。由於調整脈衝直流電源的頻率、工作週期(Duty cycle),以及調整離子槍的工作電壓、工作電流均可改變電漿之離子化程度,進而對薄膜微結構、晶相與相關性質產生影響。因此透過本設備將可研究離子束輔助沉積技術、脈衝直流電源技術以及相關製程參數對電漿密度與薄膜特性的影響。

 

上圖(1)為離子槍,(2)為鋁靶槍。兩者可同時運作,對於薄膜品質有極大的影響;因此經過適當調控之後,可獲得極佳之薄膜品質。

儀器功能:

1.具有Load-Lock 腔體,可快速進行鍍膜。

2.具有直流脈衝電源與離子槍,可增強電漿離子化程度與薄膜品質。

3.可進行金屬薄膜、金屬玻璃薄膜、合金薄膜、氮化物薄膜、氧化物薄膜、碳化物薄膜與、碳氮化物薄膜與氮氧化物薄膜之研究。

 

                                                     

圖左為使用氬離子槍輔助沉積的鋁薄膜表面形貌,右圖則是單純濺鍍,不使用離子槍的鋁薄膜表面形貌。從兩者薄膜之表面形貌可發現,使用離子槍之後可有效降低薄膜晶粒尺寸,同時對於提升薄膜品質也有極大的助益。因此使用離子槍輔助沉積技術對於發展薄膜科技極為重要。

 

 

 

     

管理者:呂寄諭 (#4436)、洪毓琪 (#4436)

設備原理

        批次式物理氣相沉積系統使用四支5 吋X 12吋長方形靶槍,並由兩台脈衝直流電源與兩台射頻電源提供靶槍電源,基材並輔以直流電源作為偏壓。濺鍍試片置於四靶槍中間的基材放置架上,可做各種角度的公轉與自轉控制,因此可在具有三維形貌的元件上鍍製各種薄膜。本系統並搭配電漿放射監控裝置(Plasma emission monitoring, PEM),透過監控特定光譜訊號之強度變化來回饋控制製程氣體的流量,因而進一步獲得預期之薄膜品質。因此透過本設備將可研究離子束輔助沉積技術、脈衝直流電源技術以及相關製程參數對電漿密度與薄膜特性的影響。

                                                                    

左圖:電漿放射監控裝置(PEM)示意圖。右圖:監控訊號包括光譜圖(Record /spectrum)與特定波長光譜強度與時間變化圖。從光譜譜強度之變化可以確知鍍膜製程的穩定性性。

 

設備規格:

1.腔體尺寸: Φ660(D) x 600(H) mm。

2.使用四支5 *12吋矩型水冷磁控濺鍍靶槍,並由兩台脈衝直流電源(5000W)與兩台射頻電源(2000W)提供靶槍電源。

3.具有密封盤狀4吋真空加熱器,試片可間接加熱至450oC。採自動夾持加熱。

4.具有VAT PM5 自動壓力控制器與自動壓力節流閥系統。

5.試片可施以直流電源偏壓。

6.採三維立式自轉支柱設計,具有試片承接基座旋轉機制,包括Φ500 mm公轉盤(公轉速率:5~30 rpm)  及四組Φ150mm自轉載台(自轉速率: 20~40 rpm)。

7.濺鍍試片置於四靶槍中間之載台上,可同時控制公、自轉速率,能在三維形貌元件上鍍製各種薄膜。

 

設備功能:

1.具有電漿監視及製程控制系統,可即時監控電漿狀態。

2.具有直流脈衝電源,可增強電漿離子化程度與改善薄膜品質。

3.可進行金屬薄膜、金屬玻璃薄膜、合金薄膜、氮化物薄膜、氧化物薄膜、碳化物薄膜與、碳氮化物薄膜與氮氧化物薄膜之研究。

 

 

 

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