一.實驗目的:利用電阻器（electric resistor）及坩堝將鍍膜材料(如金屬Cu)加熱並使其蒸發，而達成薄膜沉積的目的，此種方法的特點是在真空條件下透過加熱將熱穩性化合物待蒸發而噴敷在基板或試樣面，此一方式稱之為熱蒸鍍法（thermal evaporation）。      

 

二.所需器材:機械幫浦 (mechanical pump )

膜厚偵測儀(thickness monitor)

真空壓力計

真空腔及蒸鍍系統

蒸鍍材料：銅

電阻器：鎢舟

 

三.實驗原理:

A、抽氣機--

真空度是蒸鍍薄膜的一個首要條件，其主要原因為：

(1)降低氣壓，可減少蒸發物質與剩餘氣體間的化學反應。

(2)蒸發物質的蒸氣分子在加熱條件下可自由地離開蒸發物之表面，因如此將有利於沈積速率的增加。

(3）金屬或化合物蒸發時，特別容易與空氣中的氧起化學反應。不但無法凝結成沈積膜，而且會變成其他的化合物，即使不易氧化之貴金屬在空氣中，其膜層將變得十分粗糙。

Ｂ、加熱器--它可供給待蒸發材料得以揮發的溫度，本實驗使用鎢舟作為加熱器如圖

 

四.實驗方法及步驟:

1. 利用丙酮及酒精清潔Si基板
2. 將Si固定於樣品座上並放入熱蒸鍍機
3. 確定cooling water及兩個抽氣馬達都有開啟。
4. 置入鍍料於鎢舟內，將遮版擋住，關上蒸鍍機門。
5. 確定４個閥門（主閥門、破真空閥門、Ａ閥門、Ｂ閥門）都已確實關緊。
6. 主電源、儀器箱電源和機械幫浦電源開啟。
7. 啟動機械幫浦，對閥門ＡＢ到機械幫浦之間的軟管抽氣，抽到5x10^－２Torr
8. 打開Ｂ閥門，對Turbo Pump下面軟管抽氣，抽到^。5x10^－２Torr
9. 關Ｂ閥門，開啟Ａ閥門，一定要先關Ｂ再開Ａ，對腔體抽氣，直到5x10^－２Torr
10. 關Ａ閥門，開Ｂ閥門，啟動Turbo Pump同時慢慢開啟主閥門，則

acceleration 燈號會亮起，差不多在主閥門開啟完全同時，Normal Operation 燈號亮起，表示已達正常轉速，此時Turbo Pump 開始對腔體持續抽氣，大約１０分鐘後，才啟動Ion Gauge（為保護燈絲壽命）並讀取Ion Gauge讀數。

11. 打開Thermal Power並在膜厚偵測器上做好調整，設定鍍料的資料，調整電流大小，直到膜厚偵測器上的沈積速率達到1Å/sec。
12. 開啟樣品遮板進行鍍膜至預定厚度

五.實驗結果:

    以Si(100)上蒸鍍Cu 30nm為例

 

         鍍膜前Si(100)基板呈現黑色

共鍍Cu膜30nm

              完成後樣品呈現黃色偏紅的銅色澤

 

六.參考資料:

1.真空技術與應用(行政院國家科學委員會精密儀器發展中心出版)

2.薄膜光學與鍍膜技術—李正中(藝軒出版社)