真空镀膜实施技术
表二-1.2
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氧化膜（Oxide surface layers）
• 真空腔常常會有很多水氣，因此許多金屬在蒸發時表面會 有一層氧化膜，這些氧化膜是不會蒸發的，則金屬被包在 氧化層中間，不容易蒸發。
• 有些活性較強的金屬會在蒸發源上流動或潤濕，如此則表 面之氧化膜破裂，而得以蒸發。
7. 鍍出來的折射率無法確定。 8. Ti0.8Zr0.2 O2為黃金色。 9. TiO2熔點高，通常用Ti2O3或TiO加氧來蒸鍍。 10. 所以有Ti0.5Zr0.5 Ox（Substance 1）較穩定。 11. TiO2＋Pr6O11＋？（Subs真ta空nc镀e膜2实）施較技术容易鍍但不穩定（用e-bean較穩定）。
蒸發率
1913Langmuir提出，蒸發率為
5.85 × 10-5 × a P u M （g.cm7.sec1） T
• Pu：10-3 torr蒸氣壓 • M：a Mol of the substance being evaporated • T：Temperature in °K • a：condensation，大約為1 • 所以蒸發率與蒸氣壓最有關。
• 此時會有少量金屬在加熱器（鎢絲）上流動，因為 R
（R 為電阻， ＝電阻率， ＝長度，A＝截面積）， A
鎢絲變粗，電阻下降，又 W I2R（W 為功率，I 為電流， R 為電阻），電阻下降，功率下降，所以鎢絲溫度會迅速 下降，蒸發率上升（參蒸發率公式）。鎢絲暫時冷卻，阻 止進一步熔化，如此周而反覆的進行。
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• 最麻煩的狀況就是氧化物在高溫的時候不會分解，如氧化 鉻。
• 舉例說明：金屬通常都是由表面發揮，除非加熱速度很快， 被鍍物溫度分佈不均、或是金屬表面有一層不透、不揮發 的氧化膜時，此時金屬會在氧化膜內部形成泡泡而濺出質 點，當我們拿出基板上面會出現在如水滴乾掉的水漬痕跡 (原本應該是鍍出一個完整的平面)。
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Filament and Foil Source
2.絲形加熱器（Filament Heaters）
絲形（Filament）之加熱器主要分為二種： （1）開放螺旋形－用來蒸發條型金屬，較常見致今都還常看到。
圖一、開放螺旋形
（2）錐形籃加熱源－用來蒸發塊形金屬
圖二、錐形籃加熱源
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3) 鉭、鉬比鎢容易加工，但也有加熱後再結晶、變脆的情形。 4) 通常買來的鎢(鉭、鉬)表面會有一層氧化物，氧化物比較容易
蒸發會造成汙染。如鍍的東西較不重要就不加理會，如鍍的純度要求很
高可先在真空中加熱(如前述的方法，如加熱完打開真空腔來看，原本看起來 暗暗的鎢舟，會變的有金屬光澤)，或浸在NaOH溶液中將氧化物洗去，用電 解法侵蝕。
Filament and Foil Source
1.耐熱金屬（Refractory Metals）
1) 高溫耐熔金屬依次為鎢、鉭、鉬、鈳、鉑(白金)等，最常用的 為鎢、鉭、鉬。
2) 鎢可以是再結晶態或非結晶態二種。通常買到的鎢舟會稍微軟軟的，
那是因為它很接近非結晶態（晶粒比較小），延展性較佳；加熱到1000℃ 後，則鎢會再結晶、變脆。
1. 鈦：暗銀白色。 2. TiN：金黃色。(鈦跟氮一樣多) 。 3. Ti2O3：藍色，TiO2：膜層時為透明，粉末狀為白色，即工業用鈦白粉。 4. TiOx：可以是黑咖啡色。 5. TiNx：可以是鹹菜色。 6. Ti的活性非常強
– 可用在吸收pump。 – Ion pump。 – Ti sublimation pump。
• 在各種薄膜材料的特性資料上，除了Melting point 之外還有vapor pressure，以及在10-2 torr或10-1～10-2 mbar時之溫度。 （如表二-1.1-1.2）
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表真空二镀-1膜.1实施早技期术的資料
表二-1.1 早期的資料
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表二-1.2
• 另外，如果熔化物會吸收氣體，造成迅速膨脹，也會有質 點或粉末跳出。
• 以上所說的例子，都是用來說明為什麼需要這麼多種不同 的蒸發源（見圖五）。
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鈦及其化合物的鍍膜性質
• 在鍍膜時，有些材料具有活性，很容易跟其他的氣體起作 用，鈦就是一個很好的例子。
• 活性很好的話，在鍍上基板時會跟基板起化學作用，那它 鍍上去的附著性就非常的好。
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三種氧化膜不會阻礙蒸發的情況
1. 氧化物比蒸發物更易揮發。
鍍金屬時我們要鍍的金屬就會被氧化物汙染，舉例說明：氧化鎢比 鎢容易蒸發。這時就要在基板前先以遮板擋住，先加熱把氧化鎢蒸發 掉，再移開遮板鍍鎢。其他還有如GeO、SiO。
2. 氧化物在高溫分解。
3. 金屬能夠擴散通過氧化層。
在900℃時，鉻可以通過氧化層不受影響，但在高溫時則是會受到 影響的。因此通常鍍金屬都是要快速進行，以免受氧化作用。
• 用錐形籃也可以蒸鍍一些高溫下不會與鎢絲起作用之金屬， 如：銀、金…等，其內聚力＞吸附力，會自己結成一球， 卡在籃子上。此時filament之間的間隔，隨著不同之鍍材 必須夠密，不常用較少見到。
• 可以用filament heater之條件： 1) 要能附著在filament上。 2) evaporation temperature 要低於filament之熔點。 3) 與filament所產生之合金，其熔點要高於evaporation
• 像洗的很乾淨的玻璃，上方一定會有一些具自由基的氧(沒 有與SiO鍵結的氧)，假設是鍍鈦上去好了，那就會形成TiO 的鍵結，也就是一層化合物上鍵結了另一層的化合物那整 個結構是非常牢固的。
• 所以在鍍活性材料時，它的接著力好很多。
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在鍍鈦的時候...
如果真空腔內有氮、氧，因鈦是很活性的，那它也會跟氮、氧起反應：
• 鍍膜時需要一個蒸發源，蒸發源如圖五(a)稱為鎢舟，鎢舟 兩邊加上電壓產生電流，產生電流後即產生熱量，持續加 熱到剛才所說的溫度就會蒸發上去，圖五上還有各種形狀 的鎢舟或鉬舟。
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圖五、各式鎢舟 （在後面會有詳細的說明）
• 將鉻勾放在螺旋狀鎢絲上加熱蒸發，因為吸附力＞內聚力， 則鉻會附在鎢絲上。