Abstract
高能量的粒子撞擊固體表面時，固體表面的原子與高能量粒子形成彈性或非彈性碰撞，被碰撞的原子再與鄰近原子碰撞，結果原子從表面被散射出來，這樣的現象稱為濺射（sputtering）。濺鍍現象是由W.R Grove在1852年時所做的實驗中發現的，他發現氣體放電所產生的高能量離子撞擊，會撞擊出直流放電管的陰極物質，而在放電管的內壁形成一層金屬薄膜，又因為濺鍍常見於陰極附近，因此濺射又稱為陰極濺射。對於濺射的現象有兩種理論，一為熱蒸發理論，二為動力傳輸理論，前者是由於入射離子撞擊，使得靶材獲得能量而到達氣化的程度，後者是入射離子的動量傳給靶材原子而造成濺射，而依照目前的瞭解濺射應該是一種動量傳輸的過程。其實濺射不是一個能量使用效率很好的物理現象，離子撞擊之後約有70﹪的能量轉換為熱能，約25﹪的能量用在產生二次電子，只有約2.2﹪的能量用在濺射靶材原子的步驟上，也因為濺射會產生大量的熱，所以需要冷卻系統。即使如此，濺射出來原子所獲得的能量約2eV到30eV，比傳統熱蒸發的原子能量約0.1eV，大了一百倍以上，因此濺鍍所獲得薄膜的緻密性和附著性會較佳。濺射現象會破壞放電管陰極，原本被視為不好的現象，但今天濺射的技術越來越成熟，且廣泛的應用於表面洗淨、細微加工、薄膜成長、表面分析等等各方面，是光電及半導體方面成熟、應用廣且不可或缺的一項技術。本論文的主要目的在於，充分的理解濺射的相關理論之後，實際的設計出一個小型的濺射裝置，冷卻系統、匹配電路、電源系統、真空系統、磁控的配置，期望能有一個最佳化的效果，實際上可以作為反射鏡等簡易的鍍膜，實驗的過程中或許會遇到問題，但必須找出問題的癥結點，並加以解釋，試圖解決，真空的問題、磁控的問題、匹配的問題，在實驗中可以與理論相對照，看看實驗上是否與理論吻合，如果不合理，是否在實驗裝置上有可以改進的地方，實驗最後的結果，或許不讓人滿意，但其中也有許多可以討論、改進的地方，以作為往後設計小型濺鍍機的參考。論文分為簡介、原理、實驗裝置、實驗程序與實驗結果、結論等五部分。 簡介部份，簡單介紹sputtering的物理現象及應用範圍。 原理部份，對濺射基礎、直流濺鍍、交流濺鍍、磁控濺鍍等四個方面作扼要的說明。 實驗裝置部份，對於實驗的真空系統、冷卻系統、電源系統、磁控系統、匹配電路等各個裝置作簡要的介紹。 實驗程序與實驗結果部份，說明實驗大概的流程及注意事項，以及分析實驗的結果，並提出可能的改善方法。 最後對整個實驗作簡短的結論。