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薄膜製程及薄膜厚度監控方法譜訊光電:官家麟Outline光學薄膜介紹影響製程的因素薄膜厚度監控方法光學薄膜原理:經由光學干涉作用而達到其效果者。特性:高、低折射率材料堆疊(Sub/HLHLHL……..)。光干涉作用形成光學薄膜LightSourceTransmissionReflection理想薄膜之條件光學方面膜質均勻折射率固定不隨環境改變沒有吸收及散射機械力學方面附著性強硬度大耐磨化學方面不變質不易與其他物質反應鍍膜製程物理氣性沉積(PVD)將薄膜材料由固態轉化為氣態或離子態。氣態或離子態之材料，由蒸發源穿越空間，抵達玻璃表面。材料抵達玻璃表面後，將沉積而逐漸形成薄膜。平均自由動徑（meanfreepath）:定義為一個氣體粒子在碰撞其他粒子前所走的平均距離。鍍膜環境:為求製得之薄膜，能擁有高純度，因此鍍膜製程是在高真空環境下完成。各種壓力範圍之平均自由動徑粗略真空Coarsevacuum中度真空Intermediatevacuum中度高真空Medium-highvacuum高真空Highvacuum超高真空Ultra-highvacuum壓力範圍760-100100-11-10-310-3-10-7＜10-7在20℃時剩餘空氣分子之平均自由動徑（厘米）5×10-6-5×10-55×10-5–5×10-35×10-3-55~5×104＞5×104製程參數對薄膜性質之影響鍍膜設備對製程的影響產品規格製造允差製程設計膜厚監控系統製程控制光學允差受製程誤差影響之敏感度檢討可容許之膜層厚度允許考慮需要怎樣的折射率允差和厚度均勻性製程參數變化對光學性質之影響製程參數光學性質代表例蒸度速率折射率對0.1nm/s的變動TiO2有1%改變物理厚度正比於蒸度速率溫度折射率對1℃的變動TiO2有0.2改變(在250℃時)物理厚度對1℃的變動ZnS有0.2改變(在170℃時)真空度折射率對10¯5mbar的變動TiO2有1﹪改變(在10¯4mbar時)物理厚度正比於(壓力)¯1撞擊角度折射率從0˚到45˚MgF2有1.5﹪改變(在270℃時)物理厚度正比於COS(角度)殘留氣體折射率從高真空到超高真空MgF2有1﹪改變(在270℃時)從空真空到大氣折射率MgF2有1﹪改變(在270℃時)應用範圍光學系統元件之抗反射膜、抗紫外線膜、亮度衰減膜、雙色濾光片、偏極分光片、偏極延遲片、高反射鏡膜、與窄帶濾光片ARFilterAR=Anti-Reflection可提高穿透率，降低反射率Application:CameraCoverGlassLCDProtectiveGlassOpticalEquipmentCoverGlass光學薄膜厚度監控厚度定義:1.物理厚度d單位:nm2.光學厚度nd折射係數和物理厚度乘積Nd石英膜厚計原理：利用石英片振盪頻率變動量測物理厚度鍍膜厚度成長—石英片重量改變--石英片振盪頻率改變–計算重量變化–從薄膜密度和石英片面積計算薄膜厚度Assume:MaterialIndexN=Const石英膜厚監控優缺點優點(1)石英膜厚計具高度靈敏性，常用的石英震盪片其共振頻率為5~6MHz，可達0.1nm的靈敏度(2)易於與電腦溝通缺點(1)量測的參數為膜材的質量並非厚度(2)Quartz的共振頻率為溫度之函數，所以需控制其冷卻水的溫度(3)使用的膜材及製程必須相當穩定單波長光學膜厚計直接監控薄膜厚度變化從最大光量或最小光量的極值確定膜厚（1/4膜厚1QWOT）從光量最大或最小的程度，可判斷折射係數變化。單波長光學膜厚計輔以電腦控制可進行非1/4膜厚控制匡拒猧骸ì0.5%path-35%匡拒path-0程ぇ猧竚?匡拒Sensitivity(庇稰程ぇ猧竚硓瞯跑て秖%T痢饯玴Sensitivity=dT/dtpath-1path-2path-3path-0=path-1+path-2+path-3path-1=籡帝癬﹍翴材锣ч翴锣ч翴ぇpath-3=锣ч翴籡帝沧ゎ翴纗匡ぇ猧戈path-30.5%NoYes菏北猧匡拒秨﹍菏北猧匡拒瑈祘廣波域光學膜厚計直接監控光譜選擇適當的評價方法需要準確的材料特性計算Fig.3Screenmonitortop:headingofsystem&toleranceofspectralcurvecenterleft:spectraltransmittanceofcurrentlayer,line-measuredcurved,dottedline-targetcurve.centerright:transmittancevs.thicknesscurve.line-measured,dottedline-targetbottom:indicationbublesandfunctionskeysofsystemoperationcontrollThankyouforYourListening!!