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1、真空镀膜技术真空镀膜技术第1页，本讲稿共41页Film Deposition1SprayingSubstrateMaterial2ElectroplatingSubstrateMaterialAnodeCathode3EvaporationMaterialSubstrateHeaterVacuum chamberCloud4SputteringMaterialSubstratePlasma第2页，本讲稿共41页薄膜沈積薄膜沈積(Thin Film Deposition)n n在機械工業、電子工業或半導體工業領域，為了對所使用的材料賦與某種特性在材料表面上以各種方法形成被膜（一層薄膜），而加以使
2、用，假如此被膜經由原子層的過程所形成時，一般將此等薄膜沈積稱為蒸鍍（蒸著）處理。採用蒸鍍處理時，以原子或分子的層次控制蒸鍍粒子使其形成被膜，因此可以得到以熱平衡狀態無法得到的具有特殊構造及功能的被膜。documentation can be found http:/ n物理氣相沈積-PVD（Physical Vapor Deposition）n n化學氣相沈積CVD（Chemical Vapor Deposition）第4页，本讲稿共41页薄膜沈積機制的說明圖薄膜沈積機制的說明圖 第5页，本讲稿共41页物理氣相沈積物理氣相沈積-PVD（Physical Vapor Deposition）n n
3、PVD顧名思義是以物理機制來進行薄膜堆積而不涉及化學反應的製程技術，所謂物理機制是物質的相變化現象n n蒸鍍蒸鍍(Evaporation)n n濺鍍濺鍍(Sputtering)第6页，本讲稿共41页真空電鍍簡介真空電鍍簡介n n被鍍物與塑膠不產生化學反應被鍍物與塑膠不產生化學反應n n環保製程；無化學物污染環保製程；無化學物污染n n可鍍多重金屬可鍍多重金屬n n生產速度快生產速度快n n可對各種素材加工可對各種素材加工n n屬低溫製程屬低溫製程第7页，本讲稿共41页最常見的最常見的PVD製程製程1EvaporationMaterialSubstrateHeaterVacuum chamber
4、Cloud2SputteringMaterialSubstratePlasma第8页，本讲稿共41页蒸鍍與濺鍍常見類型蒸鍍與濺鍍常見類型第9页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)MaterialSubstrateHeaterVacuum chamberCloud第10页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)原理原理第11页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)原理原理第12页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)原理原理第13页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)原理原理第14页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)原
5、理原理n n鎢絲n n鎢舟n n鉬舟第15页，本讲稿共41页蒸鍍蒸鍍(Evaporation)原理原理第16页，本讲稿共41页濺鍍濺鍍(Sputter)MaterialSubstratePlasma第17页，本讲稿共41页PLASMA物質的第四態物質的第四態第18页，本讲稿共41页什麼是電漿什麼是電漿 n n藉由外加的電場能量來促使氣體內的電子獲得能藉由外加的電場能量來促使氣體內的電子獲得能量並加速撞擊不帶電中性粒子，由於不帶電中性量並加速撞擊不帶電中性粒子，由於不帶電中性粒子受加速電子的撞擊後會產生離子與另一帶能粒子受加速電子的撞擊後會產生離子與另一帶能量的加速電子，這些被釋出的電子，在經由
6、電場量的加速電子，這些被釋出的電子，在經由電場加速與其他中性粒子碰撞。如此反覆不斷，進而加速與其他中性粒子碰撞。如此反覆不斷，進而使氣體產生崩潰效應使氣體產生崩潰效應(gas breakdown)(gas breakdown)，形成電漿，形成電漿狀態。狀態。highlighting and a number highlighting and a number http:/ 第19页，本讲稿共41页電漿性質電漿性質 n n1.整體來說，電漿的內部是呈電中性的狀態，也就是帶負電粒子的密度與帶正電粒子的密度是相同的。n n2.因為電漿中正、負離子的個數幾乎是一比一，因為電漿中正、負離子的個數幾乎是一
7、比一，因此電漿呈現電中性。因此電漿呈現電中性。n n3.3.電漿是由一群帶電粒子所組成，所以當有一部分受到外力作用時，遠處部份的電漿，乃至整群的電漿粒子都會受到影響，這叫做電漿的群體效應。n n4.具有良好的導電性和導熱性。具有良好的導電性和導熱性。第20页，本讲稿共41页濺鍍(Sputter)原理n n1.Ar 1.Ar 氣體原子的解離氣體原子的解離Ar Ar Ar Ar+e e2.2.電子被加速至陽極，途中電子被加速至陽極，途中產生新產生新的的解離。解離。n n3.Ar 3.Ar 離子離子被加速至陰極撞擊靶材，被加速至陰極撞擊靶材，靶材粒子及二次電子被擊出，前者到靶材粒子及二次電子被擊出，
8、前者到達基板表面進行達基板表面進行薄膜成長，薄膜成長，而後者被而後者被加速至陽極途中促成更多的加速至陽極途中促成更多的解離。解離。第21页，本讲稿共41页濺鍍(Sputter)原理Vacuum pumpTakes place in a vacuumchamberElectrical charge is formed between the substrate and cathodeGas is injected in chamberIons hit the target andknock off atomsTarget atoms land(condense)on substrate to f
9、orm a thin filmTarget Material(Cathode)SubstrateEnergyIons move in plasmaGasPlasmaGas ionizes-forms a plasma第22页，本讲稿共41页In-line Sputtering SystemSputteringchamberBufferchamberUnloadingchamberPlasmatreatmentLoadingchamberrobotInrobotOut第23页，本讲稿共41页Sputtering ProcessSputteringChamberBufferChamberUnloa
10、dingChamberBufferChamberLoadingChamberOut第24页，本讲稿共41页Target第25页，本讲稿共41页Magnetic Field Lines第26页，本讲稿共41页Target Erosion第27页，本讲稿共41页濺鍍濺鍍製程技術製程技術的特點的特點n n成長速度快n n大面積且均勻度高n n附著性佳可改變薄膜應力n n金屬或絕緣材料均可鍍製n n適合鍍製合金材料第28页，本讲稿共41页各種各種PVD法的比較法的比較 PVD蒸鍍法真空蒸鍍濺射蒸鍍離子蒸鍍粒子生成機構熱能動能熱能膜生成速率可提高快可提高粒子原子、離子原子、離子原子、離子蒸鍍均勻性複雜形
11、狀佳良好良好，但膜厚分佈不均平面佳優佳蒸鍍金屬可可可蒸鍍合金可可可蒸鍍耐熱化合物可可可粒子能量很低0.10.5eV可提高1100eV可提高1100Ev惰性氣體離子衝擊通常不可以可，或依形狀不可可表面與層間的混合通常無可可加熱（外加熱）可通常無可，或無蒸鍍速率10-9m/sec1.6712500.1716.70.50833第29页，本讲稿共41页各種物理氣相沈積法之比較各種物理氣相沈積法之比較 性質沈積速率大尺寸厚度控制精確成份控制可沈積材料之選用整體製造成本方法蒸鍍(Evaporation)慢可佳多佳濺鍍(Sputter)佳佳佳多佳第30页，本讲稿共41页蒸鍍與濺鍍製程上運用之差異蒸鍍與濺鍍製
12、程上運用之差異n n素材形狀n n鍍膜材質之要求n n不透光及半透光n n鍍膜方向第31页，本讲稿共41页蒸鍍與濺鍍製程蒸鍍與濺鍍製程產能與成本比較產能與成本比較(以惠明為例以惠明為例)n n濺鍍有效面積濺鍍有效面積:450mmX350mm:450mmX350mmn n蒸鍍治具面積蒸鍍治具面積:120mmX100mmn n一般濺鍍產能:一分鐘一盤一分鐘一盤n n一般蒸鍍產能一般蒸鍍產能:30:30分鐘一爐,每爐可放每爐可放768768個治具個治具n n蒸鍍須外加治具成本及上下治具人工成本蒸鍍須外加治具成本及上下治具人工成本第32页，本讲稿共41页常見的外觀裝飾性常見的外觀裝飾性PVD之製程之製
13、程n n素材直接鍍膜n n配合噴塗之鍍膜n n其他第33页，本讲稿共41页素材直接鍍膜素材直接鍍膜A thin“coating ofa substance onto a substrate第34页，本讲稿共41页素材直接鍍膜素材直接鍍膜n n運用於平面的素材:如FILM鍍膜n n素材材質:PC,PMMA,PET.等等n n運用:1.Lens(平板切割,IMD,IMR)2.銘版 3.按鍵(IMD,IMR)4.背光板第35页，本讲稿共41页配合噴塗之鍍膜配合噴塗之鍍膜Hard coatedMetalSubstratePrimer第36页，本讲稿共41页配合噴塗之鍍膜配合噴塗之鍍膜n n運用於立體的
14、素材:如按鍵及機殼鍍膜n n素材材質:大部分塑膠皆可n n運用:1.機殼及按鍵 2.銘版 3.數位相機自拍鏡 4.半透光燈罩第37页，本讲稿共41页配合其他製程之運用配合其他製程之運用n n搭配印刷n n搭配雷雕n nEMIn nDippingn n化學蝕刻（退鍍）n n其他第38页，本讲稿共41页配合其他製程之運用配合其他製程之運用n nExample:手機按鍵印刷噴塗雷雕PVD MetalPrimerSubstratePrintingLaser EtchingHard coated第39页，本讲稿共41页配合其他製程之運用配合其他製程之運用n nExample:LCD LensExample:LCD Lens DippingDipping 印刷印刷 退鍍退鍍PrintingSubstrateMetalLaser EtchingPrinting第40页，本讲稿共41页Any Questions第41页，本讲稿共41页