真空镀膜基础技术介绍

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1、真空鍍膜基本技術介紹簡谷衛真空鍍膜基本技術介紹1主題1.真空技術介紹2.PVD濺鍍原理介紹3.CVD鍍膜原理介紹4.真空鍍膜製程設備重要元件介紹真空鍍膜基本技術介紹2十大重要觀念1.尺度(scale)2.分子流與黏滯流3.抽真空時的氣體來源4.平均自由徑5.空氣的組成6.真空度與力量的關係7.磁控濺射源的磁鐵作用8.SputteringYield9.CVD的stepcoverage10.Gauge&pump與流體特性的關聯真空鍍膜基本技術介紹3主題一真空介紹真空鍍膜基本技術介紹4壓力(Pressure)Q:什麼

2、是壓力？A:由分子之撞擊產生壓力=力/面積P1>P2>p31ATM(一大氣壓)=2.5*1019分子/cm3真空鍍膜基本技術介紹5水銀柱與真空Q:甚麼是真空?A:一個空間內之壓力小於周圍環境之壓力AtmosphereVacuum1大氣真空真空鍍膜基本技術介紹6氣體分子的大小氣體动力学直径氣體动力学直径(nm)(nm)He0.26N20.364H20.289CO0.376NO0.317CH40.38CO20.33C2H40.39Ar0.34Xe0.396O20.346C3H80.431μm=1000nm;1mm=

3、1000μm;1m=1000mm1根頭髮直徑~70μm真空鍍膜基本技術介紹7壓力單位(PressureUnit)1ATM(1大氣壓)長度單位=1013mbar(hpa)=1.013bar•1m(米)=1.013μbar(dyn/cm2)=102cm(釐米)=0.1013Mpa=760Torr(mmHg)=103mm(毫米)=14.7psi~1kgw/cm2=106μm(微米)9=10nm(奈米)1mbar=0.75Torr=1hpa(100pa)1Torr=133pa=1010Å(埃)21Pa=1N/m

4、真空鍍膜基本技術介紹8真空與高度關係海平面(0km)~1013mbar(760Torr)喜馬拉雅山(8.8km)主峰珠穆朗玛峰海拔8844米~560mbar(420Torr)民航機飛行高度(8~12km)~290mbar(210Torr)外太空(36000km)<10-10mbar(<10-10Torr)真空鍍膜基本技術介紹9真空度範圍Roughvacuum(粗略真空)1000-1mbar760-1TorrViscousFlowMediumvacuum(中度真空)(黏滯流)1-10-3mbar1-1

5、0-3TorrTransitionFlowHighvacuum(高真空)(過渡流)10-3-10-7mbar10-3-10-7TorrMolecularFlowUltrahighvacuum(超高真空)(分子流)<10-7mbar<10-7TorrMolecularFlow(分子流)真空鍍膜基本技術介紹10ThermalDesorption(熱退吸)真空系統中容器壁內面或其內物件表面吸附之氣體因為熱刺激而放出物理性：凡德瓦力，能量<40J/kg-mole，常溫即可除氣化學性：化學能，能量>60J/kg

6、-mole，真空系統熱烘烤可最快速放氣中主要緩慢放氣原因資料來源：實用真空技術呂登復編著真空鍍膜基本技術介紹11真空系統中主要的氣體來源資料來源：實用真空技術呂登復編著真空鍍膜基本技術介紹12抽氣時影響壓力的氣體來源低真空與體積有關/高真空與面積有關資料來源：實用真空技術呂登復編著真空鍍膜基本技術介紹13何時需要真空？乾淨的空間和表面–CRT避免氧化-燈泡保存食品真空吸附真空熱處理真空鍍膜…真空鍍膜基本技術介紹14如何抽真空BG(製程真空計)粗抽pump-RP+BPLVG(低真空計)(油式迴轉

7、pump+魯式HVG(高真空計)pump)真空腔體VentATM大氣感測器-Drypump+BP(破真空閥)(乾式pump)高真空pumpRV(粗抽閥)-TurboMolecularpumpMV(渦輪分子pump)(主閥)-Cryopump高真空Pump(冷凍pump)粗抽Pump-DiffusionPumpFV(擴散pump)(前級閥)真空鍍膜基本技術介紹15真空測漏氦氣測漏儀使用氦氣原因:1.質量最輕的惰性氣體2.分子體積小，能穿透微小縫隙，偵測微漏3.因其為惰性氣體，不易與其它氣體結合4.空氣中含量極低

8、，僅有5p.p.m.(5E-6mbarl/s)重要元件1.質譜儀：磁性四極質譜分析儀2.真空幫浦高真空幫浦：TurboPump前級幫浦：油式→迴轉式機械幫浦無油式(乾式)→薄膜、渦卷幫浦真空鍍膜基本技術介紹16平均自由徑(Meanfreepathoflength)Q:什麼是平均自由徑(MFP)？A:氣體分子運動的過程中，互相碰撞的統計平均距離平均自由徑的簡易算法P=6.25x10-3m