教育訓(xùn)練-真空鍍膜ppt課件

1、 機密等級 密件 科 目 真空鍍膜 教 育 講 習(xí) 發(fā)行單位: 工程技術(shù)處 發(fā)行編號: 技2001-10-15-0001 版 本: 1.0版 頁 數(shù): 15 真空鍍膜設(shè)計及應(yīng)用真空鍍膜設(shè)計及應(yīng)用 1.1 1.1 簡簡 介介 現(xiàn)現(xiàn) 代代 化化 的的 薄薄 膜膜 (Thin film) 技技 巧巧 , 已已 發(fā)發(fā) 展展 成成 許許 多多 產(chǎn)產(chǎn) 品品 製作製作 的的 精精 密密 技技 術(shù)。術(shù)。應(yīng)應(yīng) 用用 範(fàn)範(fàn) 圍圍 包包 含含 使使 用用 極極 為為 廣廣 泛泛 之之 積積 體體 電電 路路 (Integrated Circuits)電電 子子 構(gòu)構(gòu) 裝裝 (electronic packaging

2、)、感、感 應(yīng)應(yīng) 器器 (Sensor)裝裝 置置 (device)、光、光 學(xué)學(xué) 薄薄 膜膜 (Optical films) , 一一 如如 保保 護護 或或 裝飾裝飾 用用 之之 覆覆 膜膜 (Coating) , 薄薄 膜膜 之之 程程 序序 總總 共共 可可 分分 為為 三三 大類大類 : (1) 物物 理理 氣氣 象象 沈沈 積積 (Physical Vapor Deposition) (2) 化化 學(xué)學(xué) 氣氣 象象 沈沈 積積 (Chemical Vapor Deposition) (3) 化化 學(xué)學(xué) 方方 式式 (Chemical methods) 1.2 1.2 真真 空空 系

3、系 統(tǒng)統(tǒng)現(xiàn)現(xiàn) 代代 化化 的的 沈沈 積積 (Deposition) (Deposition) 技技 術(shù)術(shù) , , 需需 要要 在在 一一 個個真真 空空 的的 (Vacuum) (Vacuum) 環(huán)環(huán) 境境 之之 下下 來來 發(fā)發(fā) 生。生。對對 許許 多多 的的 技技 巧巧 而而 言言 , , 最最 終終 產(chǎn)產(chǎn) 品品 的的 品品 質(zhì)質(zhì) 與與 組組 成成 , , 通通 常常 是是 依依 沈沈 積積 過過 程程 中中 之之 真真 空空 條條 件件 來來 決決定定 的。燃的。燃 而而 “真真 空空 必必 須須 存存 在在 的的 理理 由由 有有 那那 些些 呢呢對對 在在 真真 空空 環(huán)環(huán) 境境

4、下下 的的 沈沈 積積 材材 料料 (Deposition of (Deposition of material) material) 而而 言言 , , 真真 空空 條條 件件 (Vacuum conditions) (Vacuum conditions)可可 以以增增 加加 原原 子子 的的 自自 由由 平平 均均 路路 徑徑 (mean free path) , (mean free path) , 消消除除 會會 參參 與與 沈沈 積積 材材 料料 一一 同同 反反 應(yīng)應(yīng) 之之 氣氣 體體 , , 減減 少少 蒸蒸 氣氣 壓壓 (Vapor pressure) 即即 使使 是是 更更

5、低低 溫溫 氣氣 象象 之之 材材 料料 , 以以及及 提提 供供 超超 越越 潔潔 淨(jìng)淨(jìng) 之之 環(huán)環(huán) 境境 (Ultimate clean environment)。簡簡 而而 言言 之之 我我 們們 可可 以以 將將 真真 空空 比比 喻喻 成成 在在 我我 們們 週週 遭遭 環(huán)環(huán) 境境中中 之之 氣氣 體體 (gases) , 水水 氣氣 (moisture) , 微微 粒粒 (particles) 都都 缺缺 席席 (absence) 的的 情情 況況 之之 下下 的的 一一 番番 景景 象。象。 一一 般般 而而 言言 真真 空空 可可 以以 定定 義義 為為 10 W VACUUM

6、 (10 TO 10 Pa) (760 to 25 torr) medium vacuum (10 TO 10 Pa) (25 to 0.75 milli torr) High Vacuum (10 TO 10 Pa) (10 to 10 torr) Very High Vacuum (10 TO 10 Pa) (10 to 10 torr) 1.31.3真真 空空 腔腔 體體 (Vacuum Chamber) (Vacuum Chamber)當(dāng)當(dāng) 維維 持持 真真 空空 的的 情情 況況 之之 下下 , 腔腔 體體 (chamber) 外外 側(cè)側(cè) 仍仍 需需 抵抵抗抗 正正 常常 之之 大大

7、 氣氣 壓壓 力力 , 一一 般般 而而 言言 不不 鏽鏽 鋼鋼 (Stainless Steel) 或或 玻玻 璃璃 (glass) 製製 成成 之之 腔腔 體體 , 具具 有有 下下 列列 優(yōu)優(yōu) 點點 :(1) 不不 易易 被被 侵侵 蝕蝕 (corrode) (2) 較較 易易 清清 潔潔 (3) 非非 磁磁 性性 (nonmagnetic) (4) 有有 絕絕 佳佳 之之 釋釋 氣氣 (outgassing) 性性 其其 中中 又又 以以 不不 銹銹 鋼鋼 因因 具具 有有 : 加加 工工 容容 易易 (machinability) , 高高強強 度度 (highstrength) ,

8、 容容 易易 焊焊 接接 (welding) , 而而 成成 為為 製製 造造 大大型型 腔腔 體體 最最 容容 易易 被被 採採 用用 之之 素素 材。材。 圖 1. 傳 統(tǒng) 使 用 於 沈 積 鍍 膜 之 真 空 系 統(tǒng) 1.4 1.4 排排 氣氣 系系 統(tǒng)統(tǒng) 重重 要要 用用 語語 介介 紹紹真真 空空 幫幫 浦浦 (Vacuum pump)有有 兩兩 項項 達達 成成 終終 極極 壓壓 力力(Ultimate Pressure) 之之 關(guān)關(guān) 鍵鍵 性性 條條 件件 , 分分 別別 為為 置置 換換 能能 力力(displacement) 及及 抽抽 氣氣 速速 率率 (pumping

9、rate) , 用用 語語 介介 紹紹 逆逆 流流 (Back streaming), 阻阻 擋擋 (Baffles) 及及 陷陷 阱阱 (Traps)。逆逆 流流 可可 定定 義義 為為 : 傳傳 輸輸 口口 的的 排排 出出 流流 體體 (Pumping fluid) 會會有有 少少 部部 份份 從從 泵泵 浦浦 回回 流流 到到 真真 空空 腔腔 中中 之之 現(xiàn)現(xiàn) 象。象。為為 了了 進進 一一 步步 減減 少少 逆逆 流流 之之 現(xiàn)現(xiàn) 象象 , 可可 以以 充充 分分 使使 用用 阻阻 擋擋 及及 陷陷 阱阱 , 然然 而而 一一 般般 常常 對對 Baffle 及及 Trap 有有

10、錯錯 用用 之之 誤誤 解解 以以 下下 將將 簡簡 略略 說說 明明 :阻阻 擋擋 : 為為 一一 項項 用用 於於 凝凝 縮縮 (condense) 泵泵 浦浦 流流 氣氣 體體 化化 與與 流流 體體 回回 流流 至至 泵泵 浦浦 沸沸 騰騰 器器 (boiler) 之之 誤誤 置置陷陷 阱阱 : 則則 為為 針針 對對 泵泵 浦浦 中中 氣氣 相相 (Vapor) 之之 物物 質(zhì)質(zhì) 作作 凝凝 縮縮 (condense) 捕捕 捉捉 之之 用用 1.5 1.5 蒸蒸 發(fā)發(fā) ( Evaporation) ( Evaporation) 蒸蒸 發(fā)發(fā) 的的 形形 式式 或或 許許 可可 說說

11、是是 膜膜 沈沈 積積 中中 最最 簡簡 單單 之之 型型 式式真真 空空 蒸蒸 發(fā)發(fā) (Vacuum evaporation) 是是 沈沈 積積 技技 術(shù)術(shù) 中中 可可 以以使使 用用 多多 樣樣 材材 料料 成成 膜膜 的的 方方 法法 , 通通 常常 之之 形形 式式 為為 在在 真真 空空的的 環(huán)環(huán) 境境 , 利利 用用 加加 熱熱 源源 加加 熱熱 來來 源源 材材 料料 (Source material)直直 至至 其其 揮揮 發(fā)發(fā) (evaporation or Sublimes) , 揮揮 發(fā)發(fā) 後後 之之 物物 質(zhì)質(zhì)以以 沈沈 積積 (deposited) 或或 凝凝 縮縮

12、(condensed) 於於 基基 板板 (Substrate)表表 面面 成成 膜膜 (film) 1.61.6蒸蒸 發(fā)發(fā) 源源 (Evaporation Sources) (Evaporation Sources)目目 前前 有有 兩兩 種種 廣廣 泛泛 被被 使使 用用 之之 蒸蒸 發(fā)發(fā) 源源 型型 式式 (1) Thermal evporation (2) electron beam evporation(1) Thermal evporation 是是 其其 中中 最最 常常 使使 用用 之之 蒸蒸 發(fā)發(fā) 源源 即即 為為 直直 接接 加加 熱熱 昇昇 華華 材材 料料 之之 形形 式式 , 採採 用用 坩坩 堝堝 (Crucible) 舟舟 (boat) 及及 線線 圈圈 (wire coil) 來來 盛盛 接接 蒸蒸 發(fā)發(fā) 材材 料料 件件 , 然然 後後 利利 用用 外外 部部 之之 電電 流流 通通 過過 加加 熱熱 直直 接接 昇昇 華華 之之 方方 式式 (2) electron beam evporation 則則 是是 被被 有有 效效 改改 良良 後後 之之 利利 器器 , 其其 能能 力力 遠遠 超超