跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.192.22.242) 您好!臺灣時間:2021/08/03 19:22
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:劉吉仁
研究生(外文):Chi-Ren Liu
論文名稱:氟化鋁薄膜應用於深紫外光特性之研究
論文名稱(外文):The Characterization of Aluminum Fluoride Thin Films for DUV Application
指導教授:徐進成
指導教授(外文):Jin-Cherng Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:輔仁大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:氟化鋁薄膜熱蒸鍍法六氟化硫離子束離子助鍍
外文關鍵詞:Aluminum fluoride filmsthermal evaporationSF6IAD
相關次數:
  • 被引用被引用:4
  • 點閱點閱:882
  • 評分評分:
  • 下載下載:388
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
在現今的科技當中,紫外光波段的材料技術占很重要的一環。當半導體製程的蝕刻線寬要求越來越小時,光學系統的光源波長必須就越來越短,因此增加了應用於紫外光波段的基板和薄膜材料的需求。而氟化鋁是少數可以應用在紫外光波段的材料,所以本研究針對氟化鋁薄膜在波長為193 nm作一系列光學性質的探討。
本文使用熱蒸鍍法在室溫下鍍製氟化鋁薄膜,並且使用end-Hall離子源(工作氣體為六氟化硫)加以輔助蒸鍍,希望藉由離子源的輔助可以提升氟化鋁薄膜的品質。在研究的過程發現鍍製氟化鋁薄膜的鍍率為1.7 Å/s,並且使用離子束離子助鍍的能量為50 V、0.25 A時,所鍍製出的AlF3薄膜有最好的光學特性。在波長為193 nm的折射率高達1.489,消光係數則是小於10-4,表面粗糙度RMS值為0.754。使用X光繞射儀量測發現薄膜並無任何晶向性,並且薄質相當緻密,無任何柱狀結構生成。由上述結果得知,使用離子源輔助蒸鍍氟化鋁薄膜,並且使用六氟化硫為工作氣體,可以鍍製出有良好光學性質並且結構緻密的AlF3薄膜。
A novel and effective process to fabricate high quality fluoride thin films was presented. Aluminum fluoride films deposited by a conventional thermal evaporation at around room temperature with IAD using SF6 as a working gas were investigated. In this study, the optimal voltage and current, 50 V and 0.25 A, were found because the film has the best optical properties: high refractive index (1.489 @ 193 nm), low optical absorption and extinction coefficient (<10-4 @ 193 nm) in the UV range. The physical properties of the film are high packing density, amorphous, and no columnar structure. From this study, it can be proved that using SF6 working gas in the IAD process is a good choice and helpful to improve the quality of AlF3 films.
中文摘要 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ i
英文摘要 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ ii
致謝 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ iii
目錄 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ v
圖目錄 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ ix
表目錄 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ xiii
第一章 緒論 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 1
1.1 前言 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 1
1.2 紫外光 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 3
1.3 AlF3特性 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 4
1.4 Fused silica 特性 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 5
第二章 基礎理論 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 6
2.1 薄膜的形成 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 6
2.2 介電質材料的透明度 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 14
2.3 物理氣相沈積法(PVD) ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 18
2.4 end-Hall離子源和離子束離子助鍍(IAD)‧‧‧‧‧‧‧‧ 19
第三章 實驗儀器與量測裝置 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 24
3.1 系統架構 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 24
3.1.1 真空系統 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 24
3.1.2 熱電阻加熱裝置 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 26
3.1.3 離子源輔助系統 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 27
3.1.4 石英監控器 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 29
3.2 量測儀器 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 31
3.2.1 Varian Cary 5E 光譜儀 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 31
3.2.2 橢圓偏振儀 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 35
3.2.3 原子力顯微鏡(AFM) ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 37
3.2.4 X-ray 繞射儀(XRD) ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 38
3.2.5 場發射掃描式電子顯微鏡(FEG-SEM) ‧‧‧‧‧‧ 40
第四章 實驗結果與討論 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 41
4.1 實驗參數 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 41
4.2 未加離子源輔助下蒸鍍AlF3薄膜 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 43
4.2.1 不同鍍率之AlF3薄膜的穿透光譜分析 ‧‧‧‧‧‧‧ 43
4.2.2 不同鍍率之AlF3薄膜的折射率和消光係數分析 ‧‧‧ 45
4.2.3 不同鍍率之AlF3薄膜的原子力顯微鏡數據分析 ‧‧‧ 46
4.2.4 不同鍍率之AlF3薄膜的XRD分析 ‧‧‧‧‧‧‧‧ 49
4.3 使用離子源輔助蒸鍍AlF3薄膜 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 50
4.3.1 固定離子源安培數調變伏特數輔助蒸鍍AlF3薄膜 ‧‧ 50
4.3.1.1 不同離子源伏特數輔助蒸鍍AlF3薄膜的穿透光譜分析‧‧50
4.3.1.2 不同離子源伏特數輔助蒸鍍AlF3薄膜的折射率和消光係數分析‧‧51
4.3.1.3 不同離子源伏特數輔助蒸鍍AlF3薄膜的原子力顯微鏡數據分析‧‧53
4.3.1.4 不同離子源伏特數輔助蒸鍍AlF3薄膜的XRD分析‧‧55
4.3.2 固定離子源伏特數調變安培數輔助蒸鍍AlF3薄膜 ‧‧ 56
4.3.2.1 不同離子源安培數輔助蒸鍍AlF3薄膜的穿透光譜分析‧‧56
4.3.2.2 不同離子源安培數輔助蒸鍍AlF3薄膜的折射率和消光係數分析‧‧57
4.3.2.3 不同離子源安培數輔助蒸鍍AlF3薄膜的原子力顯微鏡數據分析‧‧60
4.3.2.4 不同離子源安培數輔助蒸鍍AlF3薄膜的XRD分析‧‧62
4.3.3 AlF3薄膜的SEM分析 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 63
4.3.4 將AlF3薄膜鍍製在Q1 Fused silica基板 ‧‧‧‧‧‧ 64
第五章 結論 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 66
參考文獻 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 68
[1] Q. R. Wood II, H. G. Craighead, J. E. Sweeney, and P. J. Maloney,“Vacuum ultraviolet loss in magnesium fluoride films”, Appl. Opt. 23, 3644-3649(1984).
[2] Y. Uchida, R. Kato, and E. Matsui,“Optical properties of some solids in the vacuum ultraviolet”, J. Quant. Spectry. Radiat. Transfer. 2, 589-598(1962).
[3] W. Hayes, Crystals With The Fluorite Structure, chap.1(Oxford, England, 1974).
[4] 李正中, 薄膜光學與鍍膜技術,(藝軒出版社, 台北, 2006).
[5] 劉旻忠,“193nm深紫外光學薄膜之研究”, 中央大學光電科學研究所博士論文, 3-4(2005).
[6] V. Chandrasekharan and H. Damany,“Dispersion of Quartz in the Vacuum Ultraviolet from Interference in a Thin Parallel Plate”, Appl. Opt. 7, 687-688(1968).
[7] 顧培夫, 薄膜技術,(浙江大學出版社, 浙江, 1990).
[8] H. K. Pulker,“Characterization of optical thin films”, Appl. Opt. 18, 1969-1977(1979).
[9] M. W. Williams, R. A. MacRae, and E. T. Arakawa,“Optical properties of magnesium fluoride in the vacuum ultraviolet”, J. Appl. Phys. 38, 1701-1705(1967).
[10] Y. Toyozawa,“Interband effect of Lattice vibrations in the excitation absorption Spectra”, J. Phys. Chem. Solids 25, 59-71(1964).
[11] H. Fröhlich, and H. Pelzer,“Plasma oscillations and energy loss of charged particles in solids”, Proc. Phys. Soc.(London)A68, 525-529(1955).
[12] D. Pines,“Collective energy losses in solids”, Rev. Mod. Phys. 28, 184-198(1956).
[13] A. Milgram, and M. Parker givens,“Extreme ultraviolet absorption by lithium fluoride”, Phys. Rev. 125, 1506-1509(1961).
[14] 姜志偉,“End-Hall型離子源之研製”, 輔仁大學物理系碩士論文, 23-26,(1994).
[15] H. R. Kaufman, Operation of broad-bean Source,(Commonwealth Scientific Corporation, Alexandria Virginia, 1987).
[16] 蔡典任, “離子輔助熱蒸鍍鑭鋁氧化混合物之紫外光薄膜研究”, 輔仁大學物理系碩士論文, 31-32,(2005).
[17] 陳進賢, “End-Hall離子源輔助熱蒸鍍MgF2之研究”, 輔仁大學物理系碩士論文, 27-30,(2004).
[18] 廖博輝,“自製直流濺鍍機鍍製透明導電膜於大型有機塑料上”, 輔仁大學物理系碩士論文, 49-50,(2003).
[19] 何明航, “以離子束濺鍍系統鍍製氮氧化矽薄膜之研究”, 輔仁大學物理系碩士論文, 26-28,(2008).
[20] 許樹恩與吳泰伯, X光繞射原理與材料結構分析 修訂版, 219-240,(中國材料科學學會, 1996)
[21] 陳銘堯,“ZnO奈米線的合成及性質研究”,台灣大學物理學研究所碩士論文, 11-12,(2002).
[22] J. C. Hsu, P. W. Wang, and H. L. Chen, “MgF2 film deposited by IAD with end-Hall ion source using SF6 as working gas”, Key Engineering Materials 364-366, 762-767,(2007).
[23] H. L. Chen, J. C. Hsu, P. W. Wang, Y. H. Lin, K. T. Wu, and C. R. Liu,“AlF3 Film Deposited by IAD with end-Hall Ion Source Using SF6 as Working Gas”, Applied Surface Science(accepted, 2009).
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊