• 中頻電漿(Middle Frequency,簡稱MF)
– 以KHz為主 – 50KHz、100KHz、200KHz、300KHz為代表
• 直流電漿(Direct Current,簡稱DC)
– 頻率為0
3.3 真空電漿技術-濺鍍
3.3.1 雙靶濺鍍 3.3.2 電漿製程控制 3.3.3 電源供應器
Field Emission Panel
Electroluminiscence Display
Plasma Adresse Liquid Crystal Display
Multi Chip Modules Flex
Layer types
ITO, SiO2, Cr, CrOxNy, T-layer, Al, Ti, Ta, Mo
3.4.5 應用範圍
發光二極體與雷射 半導體
太陽能電池 平面顯像器
真空鍍膜 光碟與硬碟
微機電 光學元件 觸控面板 其他
3.4.6 產業範例1
3.4.7 產業範例2
4. 結論
• 真空鍍膜工業為高科技之基礎工業 • 真空電漿技術掌控目前與未來的科技發展 • 需要產官學合作投入更多的人力來發展本土技術 • 積極建立自主性、本土化的真空鍍膜工業
– 總和電性為零(中性)
3.2 電漿的存在
• 大自然
– 太陽：融熔態的電漿體
– 彗星的離子尾巴
– 南北極的極光
– 大氣的閃電
– 太空(95%以上)
• 電離層(通訊用的電波反射 層)
– 離地表300~500公里上空， 稀薄的大氣分子受到太陽光 中強大能量的ｘ光、超紫外 線及紫外線的照射，而離化 成電漿態
太陽能電池與平面顯示器生產線
3.4.3 捲膜式濺鍍系統
ITO PET捲膜生產線
3.4.4 應用的膜層種類
Display types
Liquid Crystal Display (TN, STN, TFT, Color Filter and Black Matrix) Plasma Display Panel
3.2.1.1 真空技術
• 真空腔體
• 抽氣系統
– SUS304、SUS316、石 英、玻璃、鋁合金
– 氣密 • O-ring (KF法蘭)
– 低真空(760~10-4 torr)
• 機械油迴轉幫浦 • 魯式助力幫浦 • 乾式迴轉幫浦
• 無氧銅Gasket(CF法蘭) • Load-Lock(閘閥)
待鍍物
工作壓力: 10-1~10-3 torr
2.1.4 多弧離子鍍膜 Multi-arc deposition
• 切削刀具 • 超硬鑽頭 • 外觀裝飾鍍膜
2.2 化學氣相沉積CVD (Chemical Vapor Deposition)
矽
氧 待鍍物
氣體噴嘴
RF電源
偏壓載具
工作壓力: 10-1~10-3 torr
3.3.3.4 電弧消除
3.4 產業應用實例-濺鍍
3.4.1 水平連續式濺鍍系統---垂直濺鍍
• 大樓帷幕玻璃(能源玻璃:Low-e glass) • 電腦護目鏡(鏡面與抗反射鍍膜) • 高階光學用途之反射鏡、濾光片
3.4.2 垂直連續式濺鍍系統---水平濺鍍
• STN、TFT、Color Filter • PDP • Solar Cell
• 日常生活中的電漿
– 日光燈、霓虹燈
– 鹵素燈：水銀燈、汞燈、疝 燈、HID (High Intensity Discharge)
– PDP電漿電視-Plasma Discharge Panel
– 傳統陰極射線管的電視與螢 幕
3.3 電漿的工業應用
• 電漿CVD • 電漿蝕刻 • 濺鍍 • 離子鍍 • 電漿顯示器 • 電漿核融合 • 電漿切割 • 電漿噴銲 • 電漿銲接
3.3.2.2 配置示意圖
3.3.3 電源供應器(脈衝直流)
3.3.3.1 3.3.3.2 3.3.3.3 3.3.3.4
操作模式 輸出波型與控制參數 雙靶接法 電弧消除
3.3.3.1 操作模式
• Dc+ • Dc• Up+ • Up• Bp
3.3.3.2 輸出波型與控制參數
3.3.3.3 雙靶接法
ITO, SiO2, Cr, Cu, Al, CrOxNy, T-layer ITO, Al, Ta, Mo, Cr, SiC Cermets,
SiO2, SiOxNy ITO, ZnS:Mn, ZnS:Tb,
SiOxNy, TaxOy ITO, Al, Cr, Cu
Cr, Cu, Al Interpose
待鍍物 氣體噴嘴
工作壓力: 10-4~10-6 torr
鍍材:
金屬如:
Al, Ag, Au, W, Cu, Ni, Cr 等
介電質材料如:
SiO2, TiO2, Ta2O5, Al2O3,
v
ITO, SnO2等
2.1.3 濺鍍Sputtering
直流電源
Al Ar+
真空腔體 鋁靶材 磁控濺鍍靶
接地
設備
真空鍍膜
基材 鍍材 膜層設計 鍍膜技術 製程
品質檢測
檢測
環境檢測
1.1 設備
• 真空腔體 • 真空幫浦 • 自動控制 • 感測元件
1.2 製程
• 基材
– 玻璃、塑膠、晶圓、金屬等
• 鍍材
– 金屬、介電質、半導體等
• 膜層設計
– 考慮適用的鍍膜材料、膜的 功能
• 鍍膜技術
– 考慮尺寸、基材、鍍材、功 能與適用的鍍膜方式
• 以濺鍍在PVD技術中佔最重要的角色
3.0 綱要
3.1 電漿的基本概念 3.2 產生真空電漿的基本要素 3.3 真空電漿的技術-濺鍍 3.4 產業應用實例-濺鍍
3.1 電漿的基本概念
• 兩岸的定義
– 台灣：電漿 – 大陸：等離子體
• 第四物質狀態
– 固體、液體、氣體 – 電漿(指所有物質)
• 電性
• 供氣系統
– 氣體導入
• 噴嘴 • 氣孔口徑與位置
– 流量控制
• 質流量控制器(Mass Flow Controller)
• 流量計(Flow Meter) • 針型閥(Needle Valve) • 壓電陶瓷閥(Piezo
Electric Valve:簡稱 PZT閥)
• 電控系統
– 工業電腦 – 可程式邏輯控制器 – 人機介面-觸控面板
1.3 檢測
• 品質檢測
– 光學特性 – 機械特性 – 電磁性
• 環境檢測
– 耐候性 – 化學特性
2. 真空鍍膜技術與設備的種類
技術種類
A. 物理氣相鍍膜(PVD) ‧ 熱蒸著 ‧ 濺鍍 ‧ 多弧離子鍍膜
設備種類
‧ 批次(batch)型態 ‧ 連續(inline)型態 ‧ 集合(cluster)型態 ‧ 捲膜(web)型態
輔仁大學物理系/所 啟動產業人力扎根計畫-真空鍍膜技術學程
｢薄膜應用專題｣系列演講
真空鍍膜之基礎與應用
歐特威科技股份有限公司 湛本岱
總綱
1. 構成真空鍍膜的基本要素 2. 真空鍍膜技術與設備的種類 3. 真空鍍膜技術與應用 - 濺鍍 4. 結論
1. 構成真空鍍膜的基本要素
真空腔體 真空幫浦 自動控制 感測元件
3.4.3 捲膜式濺鍍系統
• 高分子捲膜(PET ITO、軟性電路板用的薄銅) • 金屬捲片(裝飾、太陽能電池、燈具的反射片)
3.4.4 應用的膜層種類 3.4.5 應用範圍 3.4.6 產業範例1 3.4.7 產業範例2
3.4.1 水平連續式濺鍍系統
大樓惟幕玻璃生產線
3.4.2 垂直連續式濺鍍系統
3.3.2 電漿製程控制
3.3.2.1 工作原理 3.3.2.2 配置示意圖
3.3.2.1 工作原理
PEM
PEM software
Particle density Line intensity Actual value of density
Set-point value of density
Gas flow control
B. 化學氣相鍍膜(CVD) ‧ PECVD電漿輔助CVD ‧ ECR/ICP高密度電漿CVD
2.1.1 熱蒸著：鎢舟(鎢絲)型 待鍍物 氣體噴嘴 鍍材
工作壓力: 待鍍物
10-4~10-6 torr 氣體噴嘴
鎢舟
P
P
低電壓高電流電源供應器
鎢絲
2.1.2 熱蒸著：電子槍型
電子槍蒸發源
電子加速 撞擊鍍材
3.2.2 氣體
• 基本氣體
– Ar、He
• 反應氣體
– O2、H2、N2 – CF4、Cl2、HCl、BCl3、SF6
3.2.3 能量供應
• 微波電漿(Microwave,簡稱MW)
– 以GHz為主 – 2.45GHz為代表
• 射頻電漿(Radio Frequency,簡稱RF)
– 以MHz為主 – 13.56MH 電漿精煉 • 電漿熔融爐 • 電暈放電反應器 • 電漿放電洗淨 • 電漿開關 • 電漿磁流體 • 電漿照明
3.2 產生真空電漿的基本要素
3.2.1 真空技術 3.2.2 氣體 3.2.3 能量供應
3.2.1 真空技術
• 真空腔體 • 抽氣系統 • 供氣系統 • 電控系統
2.3 設備種類
• 批次(batch)型態 • 連續(inline)型態 • 捲膜(web)型態 • 集合(cluster)型態
3. 真空鍍膜技術與應用 - 濺鍍
• 真空電漿技術為現今高科技所依賴不可或 缺的重要科技
• 半導體工業、光電通訊工業、民生傳統工 業升級接需要這項重要的產業技術