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鍍膜首要考慮到均勻度與大面積，所以我們有興趣的地方在輝光放電的區域。利用電漿來鍍膜依靠的主要是電漿態中的離子和自由基。離子可能是反應物或惰性氣體，如果是反應離子，藉由在基板施加偏壓加速撞擊基材；如果是工作離子，例如氬離子，也是靠著偏壓加速撞擊靶材，撞出靶材的原子飛行至基材， 沉積，這是濺鍍的原理。自由基無法受到電場加速，是利用擴散方式鍍膜，然而 薄膜的應力也較小，另有其重要性。這裡先從電漿反應器裝置開始，再談到一些利用電漿的應用。電漿反應器裝置電漿反應器裝置是由電源供應器、抽氣系統、反應器、進料系統、壓力量測系統及監控系統組成。
1.電源供應器引發電漿的電源供應器一般分為直流(DC, Direct Current)電源、射頻(RF, Radio Frequency)電源及微波(MW, Microwave)電源，一般 RF 的頻率 13.56MHz， MW 在 2.45GHz，這是法令與許工廠使用的頻率，現在還有介於中間範圍的電源。 直流輝光放電的方式，電極需裝置在反應器內部，對於要求高純度組成的製程有 污染之虞，而且這種方式容易在電極或反應器上某些地方，因人為或機械製程上的問題造成導電度不好或表面的小突起，容易形成電荷累積產生小電弧。而且直流輝光放電不能用在鍍絕緣膜或者不導電基板，例如塑膠基材。RF 是目前應用最普遍的電源，電極可以如 DC 放電裝置般置入反應器中，或者放到反應器外以耦合(coupled)的方式供給能量。將電極置於反應器內不會造 成上述 DC 放電電荷累積的問題，而且 RF 及 MW 可以用來鍍不導電的基板或絕 緣膜。電極置於反應器外的耦合裝置則如圖二。由於電漿負載阻抗大，使用 RF 需設置匹配電路。目前為避免 DC 的缺點而又不想有 RF 匹配的問題，廠商有脈 衝式電源可供選擇。MW 具有增加解離率的特性，但放電體積較小，而且導引 MW 需利用導波管傳遞為其缺點。目前開發出 ECR 等技術採 MW 配合磁場造成電子的迴旋共振，可使放電大面積化，在高密度電漿會提到。磁場在電漿方面的應用極廣，使電子沿著磁力線迴旋進而增加電子的壽命及極低氣壓下與中性原子或分子碰撞的機率以提高解離率。配合適當大小和方向的磁場，可使高頻能源傳遞進入電漿的效率提高，現在正熱門的高密度電漿，如 Helicon、ECR 即採此原理，在高真空度下產生高解離率的電漿。磁場垂直於基板還可以減少電漿傷害基材(Wafer Damage)的機會。
2. 抽氣系統 真空技術是一門獨立的學問，不同真空度要選擇不同抽氣系統和反應器材料。PECVD 因利用到化學反應，所以真空度不高，只需使用到機械幫浦配合魯式幫浦提高抽氣量就足夠，但一般認為最好用擴散幫浦或渦輪分子幫浦將反應器 抽至高真空再通氣鍍膜，以減少污染源。取出試片前也先將壓力抽至高真空度，再採用氮氣清洗系統，因為進料氣體一般具有腐蝕性、可燃性、爆炸性及劇毒，這種程序對安全上的考量是必須的。有時，排氣中混有粉末、顆粒等物質，會造成幫浦的傷害，所以通常排氣在送入幫浦前會先以過濾器移走大顆粒。幫浦油的選擇也很重要，多氟類的機械幫浦油較穩定，操作溫度也較高，這樣好趕走經幫浦壓縮過程造成蒸氣的凝結。由於 CVD 大都使用具腐蝕性及毒性的反應物，排氣處理要特別注意。一般排氣先通過冷卻擷取裝置(Cold Trap)吸收排出的氣體或將排氣經水稀釋、中和後排出。 另外，如果遭遇突然停電。幫浦油容易擴散到反應器造成污染，所以需在反應器與幫浦之間裝置斷電自動關閉的保護閥。

圖二、RF 耦合感應裝置

電容式耦合裝置 電感式耦合裝置
3.反應器
圖二、RF 耦合感應裝置反應器的設計主要符合放電的形式，內部材料的選擇應考慮加熱溫度、耐腐 蝕、表面光滑平整不易包覆氣體等。基材的加熱裝置一般採電阻式或紅外線式加熱器，大型反應器為使鍍膜均勻，多採基板旋轉裝置。因為反應器表面能促使電子離子的結合，所以在設計時應使電極與反應器壁盡量離開。
4.進料系統 鍍膜的原料可以是氣體、液體或固體。氣體原料儲存在高壓鋼瓶，利用管路輸送至反應器，中間經過流量計控制流量，最為簡便。液體進料則裝入蒸發容器中，利用恆溫槽等工具保持在固定的溫度下，液體在恆溫環境蒸發出一定量的蒸汽，通常會經由惰性氣體載體將液體進料帶出。氣體載體可通入液體液面上或液體下方經氣泡方式將原料帶出。固體進料是將反應固體置於蒸發容器然後加熱使 其熔化蒸發或昇華，再送入反應器。固體及液體進料在通過管路時，會因為溫度的下降而造成凝結現象，不但影響流量的穩定甚至可能塞住管路。這種情形下管路一定要加熱，保持溫度高於蒸發容器的溫度則可避免。原料為固體、液體時，供給反應器的流量是由蒸發溫度及氣體載體流量控制，數種氣體的混合比則由各個流量計或控制針閥來決定。
5.壓力量測系統由於背壓(Base Pressure)在高真空度(~10-5torr)而工作壓力在數 torr 到 0.1 torr 之間，壓力計要分別設置。一般高真空度下壓力量測用離子真空壓力計(Ion Gauge) 或 Pirani Gauge，而工作壓力下常用薄膜電容式真空壓力計(Baratron)及熱電偶式壓力計(Convectron)，後者可以量測極廣的範圍，從常壓到工作壓力，但其讀值受到氣體種類的影響，只能作為參考用。電容式壓力計雖然範圍較窄，但讀值與氣體種類無關，量得的是絕對壓力、精確度高。一般系統會採配合兩者的壓力量 測系統。電漿反應器的壓力測量很重要，不但影響到電漿的均勻度、反應速率，還影 響了薄膜性質等，例如利用電漿聚合鍍高分子薄膜，壓力決定了成長為顆粒狀還 是長成薄膜。
6.監控系統 操作中需監控薄膜成長時的厚度及組成，當到達特定指標後停止反應，如此可對薄膜品質做精確的控制。膜厚的偵測主要是使用紅外光，利用薄膜與基材產生的光干涉波形來量測厚度，當然先決條件是反應器的材料可穿透紅外光，如圖 三。組成的偵測是比較困難的，通常採紅外光吸收、質量分析、氣相層析法等分析反應氣體。薄膜組成的監控如下，膜厚的監控除上述的紅外線干涉法外，另有利用膜厚計的方式。這是置入一片石英與基材同時鍍膜，然後量測石英震盪頻率的改變來監控薄膜厚度。電漿內參數的監控採 Langmuir Probe 量測電子、離子的動能(溫度)、解離率等，使用 OES(Optical Emission Spectroscopy)量測中間產物。 這些數據有利於瞭解電漿內的反應。

圖三 膜後監控裝置
參考文獻：
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