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真空鍍膜技術是表面處理技術的一支，在真空環境下薄膜材料在體材料表面氣相沈積形成覆膜。從鍍膜技術發展來看，初期發展熱蒸鍍技術，設備腔體大，運用加熱絲加熱，放上鋁材之後，通電流後揮發。隨著技術與設備不斷創新，真空鍍膜技術越趨繁複，應用範圍也越廣泛。

　　　真空鍍膜技術是表面處理技術的一支，在真空環境下薄膜材料在體材料表面氣相沈積形成覆膜。從鍍膜技術發展來看，初期發展熱蒸鍍技術，設備腔體大，運用加熱絲加熱，放上鋁材之後，通電流後揮發。隨著技術與設備不斷創新，真空鍍膜技術越趨繁複，應用範圍也越廣泛。
　 依薄膜成長方式，主要區分成PVD與CVD鍍膜技術。PVD(Physical Vapor Deposition物理氣體沈積相)與CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣體沈積相)是薄膜成長技術的廣泛稱呼，隨著激發方式不同，又可細分有十多種方式，包括蒸鍍、濺鍍、離子鍍、熱CVD、電漿輔助 CVD(即PECVD)、光誘發CVD等。簡言之，PVD採用物理方式、而CVD則用化學方式鍍膜。
　一般而言，PVD溫度低，沒有毒氣問 題；CVD溫度高，需達到1000°以上將氣體解離，來產生化學作用。兩種不同的技術特性，應用的範圍也不同：PVD沈積到材料表面的附著力較CVD差一 些，PVD適於運用在光電產業，而半導體製程中的金屬導電膜大多使用PVD來沉積，而其絕緣膜則大多數採用要求較嚴謹的CVD技術。類鑽碳膜具有高硬度及 非常低的摩擦係數，耐酸鹼性及化學鈍性等，由於這些優越特性的組合，使得類鑽碳膜處理的應用相當廣泛。
類 鑽 碳 膜 應 用
類鑽碳膜應用「類鑽碳膜 (DLC：Diamond Like Carbon)」又名「非結晶碳( Amorphous Carbon：a-C:H )」的應用很廣泛，依其特性可運用到下列各種不同的範圍：
1. 表面超硬膜
說 明 ： 鍍在不鏽鋼材料上需要加鍍一層增加附著力的緩衝層。塑膠模具與衝 模模具為主的應用。通常用在H形鋼上不考慮 D L C的顏色效應，主要考慮的是其硬力與張力在眼鏡架或是刀具、切削工具上的應用，有時顏色也是一項很重要的考慮因素，這是國內較為普遍的應用。高級的螺絲釘 與螺帽也有運用這類的技術，不過多半應用的是TiN的技術。以印刷電路板的產業應用來說，目前以ECR - CVD與離子輔助真空濺鍍的方式進行鑽頭表面的類鑽碳鍍膜來增強鑽頭的 壽命。
2. 表面超潤滑膜
說 明：表面超潤滑特性可以就不鏽鋼為例進行說明，假設未處理的不鏽鋼表面 的摩擦係數為4.0，如鍍上一層氮化鈦(TiN)膜可以使摩擦係數降為2.0，如果加 鍍類鑽碳膜則可以將摩擦係數降到1.0左右。以不鏽鋼為例子，目的在處理表面 使其滑溜。例 如 ： 不超過攝氏300度的機械轉子或是活塞等應用為主。汽車活塞 ， 類鑽碳鍍膜僅能用在活塞的側邊減少磨耗，燃燒室的溫度大約在攝氏350到 400度，較不適用。德國的汽車工業多半是鍍在活塞的側邊。鋼膜上加鍍 類鑽碳膜的應用也越來越普遍，成熟的製程與設備還無法有效的達到大量量產的 目標。但如果僅以小量生產的規模來進行，需要再就企業本體來評估成本效益是 否具有經濟規模 。
3. 人工關節
說 明：這項技術的開發與應用以德國為首，有多項的專利與成熟的設備。產品市場主要以歐洲為主。類鑽碳膜為非結晶狀的碳原子氫原子共同鍵結而成。與人 體的組成成份碳水化合物可以相容避免人造器官植入後人體產生的排斥效應。 人造器官可用的材料不外是高分子塑膠與金屬兩大類，有些器官為了避免排斥 效應也盡量採用陶瓷類的材料，其中以人工關節為外科手術中最為熱門的產品。 因為人工關節的幾何形狀多半為不規則型態，因此，鍍膜的設備與製程技術為主 要的關鍵。
4.紅外光區光學鍍膜產品
說 明 ：各國空軍使用的飛彈，在彈頭區的紅外線尋標器上有一塊鍺材料做成的 光學視窗，需要在表面鍍上多層結構的抗反射膜，用來增加由目標區反射回來的 紅外線訊號。類鑽碳(DLC)扮演低折射率材料的角色，並搭配非晶矽(a-Si)高折 射率材料達成紅外光區的抗反射鍍膜目的。目前國內以中山科學院為主要進行 此項技術開發的研究單位。此外，通訊用的光纖被動元件，因為光源採用紅外光 波長，可以使用類鑽碳膜做為低折射率材質，搭配非晶矽膜的高折射率材質，以 交錯設計的多層膜結構完成紅外光區的抗反射膜與帶通率光器鍍膜。優點是可以 大幅簡化膜層數目並得到較佳的光學表現。但這項技術目前為止，只有美國與德 國擁有量產的設備，且設備與製程都已經申請專利。美國使用的技術為反應濺鍍； 德國則使用電子槍反應鍍膜技術。兩種設備的造價都很高。
一、前 言
　 　所謂的碳膜即以碳為原料，利用物理或化學的方法沈積於基材表面所形成之薄膜材料。由於碳原子能以三種混成軌道存在。隨著此三種混成軌道比例之不同，碳膜 能表現出各種不同的物理及機械性質。依C-C鍵結比例之不同，碳膜共可區分為(1)鑽石膜（diamond films）─C-C形成100％鍵結，(2)類鑽石膜（diamond like）─C-C形成混合鍵結，(3)石墨（Graphite）─C-C形成100％鍵結及，(4)類高分子薄膜（Polymer-like film）─C-C以混合鍵結，屬於非晶質膜。若依碳膜之機械性質區分，則分為“硬質碳膜”及“軟質碳膜”，其中鑽石薄膜及類鑽石薄膜因硬度較高屬於硬質 碳膜，而石墨及類高分子膜因硬度低是屬於“軟質碳膜”。硬質碳膜除了硬度非常高之外，尚具有非常低的摩擦係數及優越的電絕緣性，超高熱傳導性，耐酸鹼性， 化學鈍性，光穿透性，生物相容性，光滑及耐磨耗特性等，由於這些優越特性的組合，使得硬質碳膜在機械，電子、半導體等工業之應用日益廣泛。雖然硬質碳膜具 有相當優越的機械性質及物理性質之組合，但如何將之有效的應用至工業上是許多研究者努力的方向。要使硬質碳膜能應用於工具上，必需要能夠滿足下列幾個條 件：(1)高成長速率，(2)能蒸鍍於複雜的幾何形狀上，(3)與底材具有高附著性，(4)能在低溫下（＜500℃）成長鍍膜，(5)高均勻性，(6)能 大面積蒸鍍。如比較硬質碳膜中之鑽石膜及類鑽石碳膜的成長方法，則以類鑽石碳膜最能符合上述條件。因此，在工，模具之應用方面以類鑽碳膜最富發展潛力。本 次專題研究範圍以最能符合工業應用之類鑽石碳膜為主，說明如何以封閉式非平衡磁控濺射法成長類鑽石碳膜，並且探討非平衡磁控濺射法之製程參數與類鑽碳膜之 附著性的關係，以及類鑽石碳膜在工業上之應用例。
二、類鑽碳膜之蒸鍍法
　　鑽石為高溫高壓穩定相，若要在較低的溫度及壓力下合成鑽石薄膜 則需有氫原子的存在，一九七五年後各國使用化學氣相沈積法成長鑽石薄膜者，大都選加上大量的原料。傳統CVD製程有熱裂解法及熱燈絲裂解法，由於CVD化 學反應皆在平衡狀態下進行，故其所生成之薄膜的品質及特性必受到熱力學及反應動力學限制，反應溫度仍然相當高，對一般工業上常使用的高速鋼，工具鋼等基材 均無法應用，因此其應用受相當大的限制。為了突破CVD的困難，電漿輔助化學氣相沈積法（Plasma-enhanced CVD, PECVD or Plasma assisted CVD, PACV）因應而生，PECVD的化學反應是藉電場或磁場將反應物活化或離子化，因此反應不受熱力學平衡的限制，可在較低溫下成長硬質碳膜。一九七八年 Holland及Ojha即以丁烷為原料，用rf-PECVD系統成功地合成類鑽薄膜。從此PECVD便廣受各國研究人員所採用[1]，原料多採用含碳之 有機氣體如等，壓力則多在20-300 torr範圍內，基板溫度仍高達600-1000℃。近年來更多的研究[2-4]發現在更低的壓力（ torr）之下，利用DC或rf-PECVD成功地在更低的基板溫度（25-300℃）上成長類鑽碳膜，使得類鑽碳膜可以成長在大多數工業應用的基材上， 解決了低溫蒸鍍的問題之後，如何進一步降低鍍膜的內應力，使鍍膜與基材間的附著力能再提昇而應用於工業用途上成為研究者的目標，有些以介在層的方式改善其 附著性。一九八五年Dimigen及Hubsch發表專利[5]，在類鑽碳膜中添加少量金屬元素降低鍍膜的內應力增加附著性，使得類鑽碳膜應用於耐磨耗用 途上更為可能，到了一九九三年Teer等人利用非平衡磁控濺射的方法成功的結合多層蒸鍍（介在層）及在類鑽碳膜中加入少量金屬元素的概念，使得類鑽碳膜與 基材間的結合力更進一步的提升。至此，類鑽碳膜在工業上的應用開始大步邁開，其用途也不斷的擴增當中，潛力無限。在英國預估至二○○五年時，類鑽碳膜的市 場將擴增至英磅5269 ￡M[6]。
三、以非平衡磁控濺射法（CFUBMS）蒸鍍類鑽石碳膜
　　使用CFUBMS系統，DLC的製程如下所示[7]。
• 抽真空至mbar
• 濺射清潔工件表面
• 導入氬氣mbar
• 設定偏壓值1000 V
• 靶材1：使用Ti靶
• 靶材2：使用Ti靶
• 設定磁場電流
• 穩定保持5 min
• 導入氣
• 設定基板偏壓值
• 設定Optical Emmision M icroscope （OEM）值到55％
• 維持一段時間（20-30 min）
• 設定OEM值（5％，10％，or 15％）
• 維持一段時間（30 min）
　 　CFUBMS DLC的蒸鍍製程基本上是一種多層蒸鍍，以TiN/TiCN/TiC為介在層最後再成長DLC鍍膜。在成長TiN/TiCN/TiC時與一般非平衡磁控濺 射法相同，在成長DLC過程中逐漸增加的壓力，使得毒化靶材，靶材表面生成TiC，隨著靶材被毒化的程度愈高，鈦的濺射量愈含碳氫相當高的成分。再藉輝光 中Ar離子的作用將碳原子由靶材表面濺射出來至輝光中，碳原子在輝光中受電子的撞擊作用而離子化，最後受基板偏壓的作用而達基材生成類鑽石碳膜。
四、蒸鍍條件對鍍膜性質的影響
　　表1表示在各種不同蒸鍍條件下，製程因素對鍍膜性質的影響。製程因素包括靶材電流、基材偏壓、鈦含量及氮含量，鍍膜的性質則測量鍍膜的沈積速率、硬度、磨擦係數、附著性等。
五、蒸鍍類鑽碳膜之應用例
　 　在國外目前類鑽石碳膜被覆技術之應用已趨成熟，應用範圍愈來拗廣泛[6]，其應用之例子如：(1)應用於紡織業之纖維裁剪刀，在蒸鍍前每五秒需要再研磨 一次，蒸鍍類鑽碳膜後可使用至一個小時以上不需研磨[8]。(2)直徑300 mm齒輪被覆DLC後使用壽命增加30％[9]，其他如成形工具，鋁擠製模，活塞，鋁合金裁切刀具等均有成功的應用。
　　目前所開發之類鑽碳膜被覆技術在工、模具上也有不少成功的應用例子，分述如下：
1.壓鑄鋁合金製品之裁邊刀具經類鑽碳膜被覆後，使用次數由10000次提升至50000次。
2.切削不鏽鋼鑽頭經類鑽碳膜被覆後，鑽孔次數由三十二孔增加至九十四孔，使用壽命提升約三倍。
3.IC成形模具經類鑽碳膜被覆後，由成形十批次研磨一次增加至五十一批次研磨一次。
六.鍍膜技術 利弊各異
　 以物理氣相沈積(PVD)被覆硬質薄膜具有高硬度、耐蝕及美觀等特點，在歐美與日本先進國家已廣泛地運用，台灣引進此一技術也有近十餘年的歷史，從早期取 其美觀特性用於裝飾性蒸鍍，如手錶、皮帶扣等飾品，逐漸發展應用至取其高硬度特性的耐磨產品，如衝、切、剪、鑽、銑等機械加工之刀、工、模具上，對使用壽 命有顯著的提升效果。精研模具技術多年的施議訓博士表示，一般模具使用約一、兩個月後，往往報銷必須重新再做。一般模具廠的觀念中，對於如何提升模具壽 命，往往只懂得從材料方面下手，卻不清楚透過鍍膜技術，可提高模具品質與壽命。鍍膜在機械產業(如模具)的效用顯著，可增加表面硬度。藉著表面PVD超硬 薄膜被覆處理，工具鋼、模具鋼或硬質合金工具，可提昇表面硬度3~5倍，減少工具的磨耗量。若鍍上DLC，壽命甚至可增加10~20倍。其次，可減少摩擦 係數。藉著PVD超硬薄膜被覆處理，金屬氮化物(TiN、CrN)或潤滑式薄膜(DLC、MoS2)，可避免衝、剪及成型模具表面溶著、刮傷等問題，提高 產品精度，降低模具耗損及延長模具壽命。此外，還能提高產品品質，藉著PVD超硬薄膜被覆處理，耐磨及耐熱特性的金屬氮化物(CrN、TiAlN)，可提 昇加工速率，大幅提昇產能。
七.台灣鍍膜設備簡介及概況介紹
應用廣泛 市場潛力十足鍍膜的應用範圍廣，尤其是3C產業及光學、光電產業及國防工業，未來潛在市場廣大。國立台灣師範大學工業教育研究所張秉書表示，真空鍍膜技術 是近代薄膜合成方式的主流，已被大量運用在微電子、金屬切削刀具、光學元件、醫療器材上，例如TiN、TiCN及ZrN…等硬質膜，具有高硬度、耐磨耗、 耐腐蝕與色澤美觀等優點，鍍在刀、工具上可大幅提升其機械性能與經濟價值；而像MoS2膜因具有似H.C.P的雙分子層層狀晶體結構，故具備良好磨潤特 性，通常多應用在模具之表面鍍層。另由研究可知，在鍍MoS2膜時利用添加Ti金屬元素，在大氣環境下，Ti元素會比鍍膜元素先氧化形成TiO2化合物， 有效減緩了MoS2的氧化反應，避免大氣環境中的氧擴散至其內部，從而提高模具抵抗環境溼度的能力。在戰機座艙罩上被覆硬度高、耐磨耗的類鑽碳膜，可讓戰 機在頻繁應戰接敵的起飛與降落中，避免一些細小砂石刮傷艙罩之壓克力，或是亦可鍍上透明導電薄膜以提供除霜、去霧、抗靜電及紫外線與紅外線等功能。擔任海 巡任務之直昇機其渦輪葉片上亦可鍍CrN膜，提升抗氧化及抗腐蝕性。紅外線感應飛彈彈頭視窗因有鍍上濾光膜，可讓目標物的輻射光通過，而對其他光沒有感 應，使飛彈可鎖定敵機直接追擊。引進俄羅斯製膜設備技術而在製膜技術頗具實力的蘇聯，生產的高階設備還比中階設備便宜好用。蘇聯的工業技術非常強，但除了 軍事工業之外，卻不知可以運用在哪裡，台灣最早引進PVD系統是運用在國防工業，中科院與蘇聯相關技術人員接觸很早，對薄膜製程相當熟悉。爾後有些台灣設 備商找來蘇聯技術人員，將技術配上應用，開發出功能不錯的設備。業界專做PCB用之微小鍍膜銑刀及鑽針等刀具的環宇真空公司，其鍍膜技術即是從蘇聯引進， 將太空科技轉為工商業用途。至於在光電業方面，如在OLED的玻璃基板上鍍的ITO導電膜；DWDM用之干涉濾光片等光學薄膜元件；PC產業中磁記錄薄膜 及光儲存薄膜之應用；半導體製程中TiN薄膜的沉積以及在新興科技中諸如奈米技術、微機電系統…等，鍍膜皆是重要技術組成之一。隨著醫療技術的進步，諸如 生醫材料、人工膝（髖）關節、人工心臟瓣膜等研究都有長足之進展。利用薄膜技術支援改進製造技術，在臨床已見到良好的效果。例如以ZrO2沉積於生醫用植 入材料CoCrMo合金上，可以提高抗腐蝕性；而鑽石薄膜及類鑽碳膜(DLC)與生物體有高度親合性及生物相容性，被覆在人工心臟瓣膜上可降低與血小板的 吸附，以及鍍在人工膝髖關節上可以提升活動承受度，由於鑽石硬度高，表面光滑，可降低摩擦係數。且因類鑽塗層與碳磨碎物具生物相容性，在體內相當安定，不 會釋出有害離子而引起人體不適。
鍍膜設備市場持續成長
　這些真空鍍膜設備與半導體產業情形一樣，產值雖大，但所需設備都是由國外進口。台 灣一年購置總值幾十億的真空鍍膜設備，約有90%以上都由國外進口。國立台灣師範大學工業教育研究所表示，真空鍍膜技術廣泛應用在半導體、平面顯示器、工 具／五金、光學元件、3C產業等，這些產業為台灣重要的經濟命脈，然而其生產設備幾乎全仰賴進口。根據統計，2000年全球PVD設備市場需求為39.4 億美元，預估2005年將達66.1億美元，至於CVD設備方面，2000年全球市場需求值為42.5億美元，預估2005年將達71.4億美元，整體而 言，真空鍍膜設備市場會受高科技產業之景氣影響，但長期仍為成長趨勢。真空鍍膜設備主要應用在半導體、儲存媒體(光碟、磁碟等)、平面顯示器等三大項，合 計佔有率約80%。尤其在半導體與平面顯示器上，半導體商在製程上要求品質極高，不太願意採用台製品，因此像是工研院材料所等研究單位，雖然積極輔導廠商 投入設備開發，但是半導體廠商寧願多花點錢購買國外設備，以確保品質。「大部分做設備的的錢都是流到國外！」程金保說：「如果台灣傳統機械業能夠轉型，製 造這方面產品，並能獲得廠商信賴的話，反而讓這市場擴展開來，傳統產業不必轉到大陸設廠或漸趨沒落，而能在台灣本地市場拓展一片天。」
台灣廠商規模小 研發不易
　 真空鍍膜設備為典型寡佔市場，2000年台灣鍍膜設備市場約有20億美元，但自給率估計不到2%，大部分仰賴進口，導致大量資金外流。真空鍍膜設備為一技 術密集、資本密集的產業，需要大量資金與技術、研發人才，因此大部分都是被壟斷，像是美國應用材料台灣分公司—台灣應材。因為這是資本密集，大者恆大，廠 商若要發展鍍膜設備研發，事實上很不容易。要製造鍍膜機台，以單一產品線的投入研發來計算，從概念、設計、開發，到整體製造、測試完成，一般來說約要投入 2~3年，金額高達3,000萬美元，約需150~250位人力，以台灣的工業規模根本無法支撐。所以，策略性的發展有其必要，業界接收國外廠商技術轉 移，與外商合作，有台灣能做的部分就先切入，等累積足夠經驗後再慢慢切進關鍵性零組件。台灣若要發展鍍膜設備產業，可先從技術引進、周邊支援體系建構、進 入全球供應鏈開始，齊備之後才能逐步建立鍍膜設備的事業體。
產官學結合 尚有一搏機會
　 現在台灣發展真空鍍膜設備廠商遭遇的困境，包括缺乏政府輔導、研發資金投入太少等，廠商缺乏關鍵零組件的技術，即使像是國科會精密儀器發展中心研發真空泵 浦，金屬中心致力在鍍膜技術的開發研究，但是人才培養及技術轉移跟不上市場變動，成果有限。在先天不足，後天缺乏的環境下，台灣廠商往往淪為組裝業。「前 一陣子政府非常支持機械設備廠商去作半導體相關設備，但我認為在做之前，先要把關鍵零組件建立起來。」台中精機研發處專案經理韓志強認為，政府若要提升半 導體工業，前提是要將產業的上游部分，包括設備、材料供應鏈體系先建立起來。他感嘆：「如果關鍵零組件都不在台灣做，我們就變成只是做組裝，這對產業升級 的幫助實在不大。」在業界向更高層次提升的過程中，遭遇的困難往往在於第一步不知如何著手，雖然有心但不知如何進行，在此同時，學術界則徒具有真空鍍膜的 觀念與研究成果，卻不知如何向業界介紹，兩者之間欠缺中間的橋樑。要提升產業技術，首先要提升的是廠商的知識與觀念。
刀具、模具鍍膜 適合廠商投入
　 部份業者認為，台灣投入半導體與平面顯示器的設備開發已經太慢，很難跟國外廠商競爭，即使投入更大資金進行研發，也不容易成功獲得市場的回饋，所以應致力 於非獨佔性鍍膜技術應用設備的開發，如太陽電池、建築材料的鍍膜設備，以及刀工具、模具鍍膜技術等。對機械業界來說，這些領域的門檻不高，切入較為容易， 在此領域經營有年，累積足夠研發能量，再朝更高精密的層次發展、擴大，才有機會提升台灣整體產業水準。真空零組件、閥門、流量控制器，以及控制自動化，值 得去開發、整合、組裝，產業應有人帶頭做系統性規劃，建立較完整的上下組合鏈。在台灣師範大學工業教育研究所內擺放、進行研究的真空鍍膜設備，標示「上海 閥門二廠」，所有的閥、泵浦等，都是在大陸製造，至於控制及組裝則則來自台中永源科技。
　 台灣師範大學工業教育研究所表示，大陸的工件技術能力已可製造真空鍍膜的機構設備，其實這些東西說起來都是簡單的機構，以台灣工具機的技術水準早就可以生產製造，但是在台灣較少見到有廠商願意投入。
　 「台製真空鍍膜設備需要有指標性的大廠採用，具示範鼓勵作用，讓其他工廠對台製品有信心。」
精密加工技術 有用武之地
　 台灣師範大學工業教育研究所認為，像是閥門等機構，都和以前工具機精密加工經驗與技術一樣，就是工具機業轉型很好的切入點，工具機廠精密加工技術，都可運 用在真空鍍膜設備當中。不過，由於真空腔體要求的潔淨度高，在腔壁光滑度與材料材質、精密加工程度的要求非常嚴苛，對傳統機械業在製造經驗上「大概可以用 就可以」的觀念，是一項嚴苛的考驗。「真空設備一點都不能馬虎。」不過，台灣師範大學工業教育研究所也樂觀地認為，倘若調整技術和心態，搭配關鍵零組件的 開發，切入這領域指日可待，「產業要提升，就不能再停留在傳統加工觀念，要提昇技術與觀念，迎向時代競爭。」
八、鍍膜心得
　　本組對平衡磁控濺鍍法蒸鍍類鑽碳膜及類鑽碳膜在工、模具之應用研究，獲得以下心得：
1.基板偏壓愈高，鍍膜成長速率與摩擦係數愈低。無氮氣時，鍍膜附著力變差。鍍膜中鈦含量增加時，附著力增加，但成長速率下降。
2.鍍膜的應用在需求低摩擦及低黏著磨耗的使用場合如鋁合金及銅合金及封裝模具的使用場合可發揮極大的效果。
九.未來展望
奈 米纖維可協助製造奈米導管 美國科學家將碳奈米纖維(carbon nanofibres)垂直排列做為模板，用來製作玻璃奈米導管(nonopipe)。由Oak Ridge國家實驗室、康乃爾大學及田納西大學共組的研究小組首先在氮化矽(Si3N4)薄膜上沉積鎳粒子做為觸媒點，然後以電漿輔助化學氣相沉積 (PECVD)法長出垂直的碳奈米纖維，再以PECVD法在奈米纖維覆上100奈米厚的二氧化矽，製成含有奈米管的玻璃厚片。研究人員接著以反應性離子蝕 刻(reactive-ion etching)打開奈米導管的頂端，再以硝酸移除鎳粒子，然後以氧電漿蝕掉碳纖維，最後以奈米管做為光罩，以反應性離子蝕刻打穿最底下的氮化矽薄膜，得 到暢通的二氧化矽玻璃導管。以此方法製作出來的奈米導管內徑可小至30奈米。該小組同時以這個奈米導管裝置進行DNA與螢光分子的流體實驗。這項成果可望 應用在需要奈米級管狀結構的生物及化學實驗上。現在電漿輔助化學氣相沉積台灣的技術尚未成熟、外國不但利用電漿輔助化學氣相沉積且結合奈米技術這是我們更 要努力的方向。發展鍍膜設備讓台灣更有機會、中國砂輪鑽石鍍膜技術睥睨業界。提到真空鍍膜技術運用在機械產業的刀工具、模具，就不得不特別提及鍍膜材料。 鍍膜材料中最為特殊也最為熱門的，當屬鑽石鍍膜。位於鶯歌，專業生產傳統砂輪、鑽石砂輪的中國砂輪，外界譽為「全台灣最大的鑽石工具公司及全世界最先進的 鑽石鍍膜公司」，中國砂輪副總經理宋健民博士對於鑽石的特性瞭若指掌，談鑽石鍍膜不做第二人想。宋健民博士說：「中砂的鑽石鍍膜技術可以在CVD化學氣相 沈積長出十二英吋大的鑽石晶圓。」顯見隨著真空鍍膜技術的進步，鑽石鍍膜的應用也隨之開展。半導體在製程中，晶圓表面的「平坦化」是重要的一道製程。為了 在更小的面積上堆積更密集的線路，晶圓每層的厚度與平整度都要嚴格要求，平坦化過程有賴拋光磨平。而平坦化機制稱為CMP(化學機械平坦化)。在進行 CMP時，晶圓磨下的碎屑會填滿拋光墊表面，使拋光墊表層硬化，通常需要鑽石碟間歇性的修整，以恢復拋光墊的拋光作用，並延長其壽命。所以，鑽石碟的良窳 影響IC生產效率與良率。
鑽石為熱門鍍膜材料
　在自然界當中，鑽石材料的性能特殊，以硬度、傳熱速度、散熱性質來說，鑽石與鑽石碟的不銹 鋼基材兩種材料相差太多，當基材鍍上鑽石，由於鑽石熱膨脹係數遠比基板小，溫度增大之後，不易熱膨脹的鑽石容易脫落。傳統的鑽石碟乃以金屬(如電鍍鉻)為 黏著劑，將鑽石磨粒附在不銹鋼基材上，但金屬易被製程中所用的大量酸液所腐蝕，因此傳統的鑽石碟僅能在製程完成，以純水沖洗拋光墊後，才能修整拋光墊。事 後修整不僅增加工作時間而減低晶圓產能，而且修整不能及時，傳統鑽石碟不能耐酸而使得CMP產能難以發揮。為了對抗酸液的侵蝕，近年來有以鑽石膜取代電鍍 鎳來附著磨粒的鑽石碟，鑽石膜以CVD被覆在矽晶片的基材上，這種鑽石碟雖然耐酸，但CVD沈積的鑽石膜無法有效抓穩磨粒，且CVD製程昂貴，故目前使用 者不多。至於中國砂輪推出的鑽石陣鑽石碟的表面，則是以物理氣相沈積法(PVD)被覆約1微米厚度的薄層的「無晶鑽石」(Amorphous Diamond)，無晶鑽石是不含氫的純碳類鑽碳(Diamond-Like Carbon 即DLC)，與一般DLC特性不同，其內所含的鑽石鍵結高達85%，故無晶鑽石與CVD沈積的鑽石性質相似。宋健民博士指出，無晶鑽石極耐強酸及氧化劑， 甚至丟到王水裡也不會有反應。在這層鑽石盾的保護下，鑽石陣就可有效在酸液內工作。因此中國砂輪的鑽石陣鑽石碟是金屬製程理想的修整器。據了解，中國砂輪 在傳統砂輪營業額雖然下滑，但是在CMP的市場成長超過傳統砂輪的衰退，整體而言可逆勢成長超過30%。
DLC於機械工業用途廣泛
　 除了無晶鑽石之外，另一項鑽石鍍膜材料DLC (類鑽石碳膜)的鍍膜技術，也是業界關注的焦點，在機械工業的應用極廣，發展潛力不容小覷。台中精機研發處專案經理韓志強就表示，未來台中精機薄膜製程中 心也希望與金屬中心合作發展DLC薄膜製程技術。DLC一般用途廣泛，可鍍在金屬、玻璃、刀具(車刀、鑽頭)、模具(光碟或封裝用)、功能元件(硬碟、磁 頭)的護膜上。運用在光電中，像是華南科技發展「鑽石冷陰極螢光技術」，在兩個電極表面塗上一層DLC後發射電流，運用在PDA、掃描器、汽車燈泡等民生 工業上效果突出。加工技術的發展歷史反映在切削刀具演進的趨勢上，以切削刀具而言，由工具鋼，經碳化鎢、陶瓷，乃至於最終的鑽石覆膜切削刀具，鑽石切削刀 具可說是製造工業最先進的「利器」。近年來鑽石鍍膜的技術突飛猛進，現已可在cWC上以物理器相沈積鍍上一層極薄(＜3μm)的DLC，或以化學氣相沈積 加上一層稍厚(約50μm)的純鑽石膜。由於CVD鑽石(CVDD)為純鑽石，可耐溫至攝氏1200度，因此在高速切削時壽命可超越 PCD(Polycyrstalline Diamond 多晶鑽石，以鈷燒結製造的傳統鑽石刀具)。CVDD不僅在壽命上與PCD相當，且其較耐溫，切削速率可再提升，成為切削刀具的極品。由於CVDD覆蓋在韌 性的cWC基材上，因此比PCD更耐撞擊，且CVDD不含鈷，在切削時不會黏附工件表面，如果刀鋒尖銳，工件表面會閃閃發亮，是鏡面加工的理想刀具。
PVD法適用於模具業
　 宋健民博士表示，中國砂輪擁有全球最大的鑽石鍍膜設備可以鍍在車刀及鑽桿上，因此可生產大量的CVDD刀具，提供產業理想的切削刀工具。一般模具鍍膜多是 鍍在工具鋼與模具鋼上，但是鑽石不耐高溫的缺點，同樣成為DLC應用上的缺點。宋健民表示，鍍DLC時，溫度不得高於500°C以上，否則鑽石即無法沈積 形成覆膜。但是一般模具製造溫度都在1000°C以上，運用CVD法溫度甚至到達1200°C。若欲將DLC運用CVD鍍在微小的碳化鎢模具、車刀上以延 長壽命，並提高附加價值與價格，則基材也必須要選用耐高溫材料。以PVD物理氣相沈積法鍍DLC，是在常溫下進行，而CVD化學氣相沈積法則要超 900°C，對於大部分材料採用模具鋼的模具而言，溫度較低的PVD法較可行。以鑽石材料而言，PVD物理氣相沈積法的特色是被覆DLC的膜厚薄、溫度 低、附著性好。而CVD化學氣相沈積法的膜厚較厚，需高溫下進行，但卻也較為耐磨。宋健民表示，PVD所鍍的DLC膜厚太薄，只適用於特殊的切削刀具，如 微針鑽頭等。CVD鑽石的膜厚必須超過25μm，才能成為有效切割與耐磨的材質。
產業不需妄自菲薄
　 中國砂輪的產品與台灣產業發展與提升有很大關連，因此，對於台灣傳統製造 業面臨的瓶頸，宋健民博士有極深的體會。他表示，許多公司談到產品要接近市場，卻不知如何接近？像是傳統機械廠在觀念上想切入高新科技產業，卻與半導體產 業互動少，使得傳統產業無法藉由半導體在台灣的優勢而順利轉型，只能轉往大陸繼續做原來的機種。現階段看不到高科技產業與機械業的互動，殊為可惜。台灣過 去的製造業何以能超越美國？舉凡聖誕燈、雨傘、起重機，到PVC、ABS、PC，任何東西台灣做了美國就別想做。那種「非拚到第一不可」的企圖心，是台灣 企業的活力。台灣島面積不大，任何一種構想、創意出來，所需的各項物件，開車半小時就可取得各類材料，包括電、光、熱等能源。機動性快，可說是台灣優勢。 反觀美國做一項產品設計，需要橫越整個美國，若不符合客戶需求，退件又需要半日，在時間上耗時費日。外界常稱台灣傳統產業是變形蟲產業，隨著市場需求調整 變動，使台灣常保競爭優勢。宋健民博士贊成高科技產與傳統產業要有密切互動配合，並認為這是心態問題。「每個公司應認清自己角色及優勢，像中砂是鑽石公 司，要跨入各類民生工業就要與其他專業廠合作。台灣公司規模雖小，但是各企業發揮其專長優勢，結合在一起就能形成完整供應鏈，若能結合各類行銷管道做綜合 行銷，相信對台灣工業有正面幫助。」
許多的專家對台灣的鍍膜工業及技術還是抱有很大的信心、但是現在受限設備必須仰賴進口，所以有些關鍵的技術還 無法突破，但是以台灣的實力來說相信在不久的未來一定可以突破這類技術使台灣也可以做出鍍膜的設備、現階段只能以製程來取勝、以現有的設備做出媲歐美設備 先進的鍍膜產品出現、這就是台灣的精神也可以說是台灣人不服輸的精神吧！

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