曲面镀膜（膜厚分布模拟与调制）
一、膜厚均勻重要性
日常生活从眼镜、手机、电视到通讯等，处处都有光学薄膜的存在，为因应各种需求，镀膜基材形貌不再受限，且由于批量生产和大面积制造对于降低成本之益处，基 材尺寸越来越大，相同的规格便会因基材尺寸的增加愈难达成。
面对这个考验，一般会使用溅镀制程，以增加靶材高度来保障大面积的镀膜厚度均匀范围区域，而具较易达成高薄膜致密性及高附着性的磁控湾铁制程，更是 被广泛使用在各工业领域上。
磁控溅镀制程的离子轰击受磁场限制，材料无法均匀溅射，且固定的外加磁场亦会使靶材产生蚀刻痕，因此都会搭配基材旋转以平均沉积结果，而自由曲面玻璃基材存在 表面每一位置与靶材距离不同的问题，该如何精准控制镀膜厚度分布便是首要克服的课题。
二、如何有效调整膜厚
在了解曲面镀膜市场应用及膜厚均匀的重要性后，要怎么达到此结果便成为首要研究的目标。
在膜厚调整中最直观的便是利用修正板当作镀膜遮蔽的方式，以遮挡镀膜厚度较厚(镀率较高)的区域来调制膜厚分布，但如何调整？需要多少时间及材料成本进行调整？ 每一次调整是否具有再现性？ 以上都是需要面对的问题，若实际调整前能进行膜厚模拟，知道修正板的分布与趋势，可省下不少成本，透过模拟可做为其中的最佳解法。
综览膜厚模拟相关的文献，不论是蒸镀、溅镀等制程，模拟最重要的便是需要了解各部件的形貌、尺寸及相对位置关系(图一)，而发射源的发射特性则 决定材料的发射范围，尽可能考虑所有条件，模拟可以越靠近真实结果，便能使用模拟程式进行厚度预测及调制。
图一、蒸/溅镀制程 模拟参数设定值[1]
三、模拟结果验证
以下数据为实际制备之镀膜厚度分布结果，并使用自主开发的模拟程式完成实验与模拟数据的比对与验证。
1.曲面基材 膜厚分布预测
将纵向横向为不同曲率的基材固定于实验机进行单层膜实验，以量测分析单层膜厚度及比对模拟数据，模拟与实际实验所拟合之膜厚结果相互符合(图二) ，故可以验证程式具预测曲面基材膜厚分布之能力。
图二、曲面基材固定于实验机治具示意图及其模拟与实验结果拟合
2. 平面基材 厚度修正
平面基材固定于ARMS治具并进行搭配修正板之单层膜实验，如图，模拟可与实验结果拟合(图三)，故可透过程式模拟，进行加入修正板后膜厚分布之预测。
图三、平面基材固定于ARMS 治具示意图及模拟与实验拟合结果
虽然调整修正板开口大小有机会获得更佳的膜厚分布结果，但其开口大小会直接影响镀率，造成制程时间大幅增加，故仍须依据所需规格决定修正板形状(图四)。
图四、不同修正板之厚度分布模拟结果
3. 曲面基材 厚度修正
将中心下以呈阶梯状基材固定于实验机进行单层膜实验，以量测分析单层膜厚度及比对模拟数据，模拟与实验结果相互符合(图五)，故可以验证程式具使用 修正板调制曲面基材膜厚分布之能力。
图五、曲面基材固定于实验机治具示意图及其之模拟与实验结果拟合
参考文献
[1] B. Wang, X. Fu, S. Song, H. O. Chu, D. Gibson, C. Li, Y. Shi, and Z. Wu, "Simulation and Optimization of Film Thickness Uniformity in Physical Vapor Deposition," Coatings 8, 325 (2018).