Die verbesserte Prozessgaskontrolle optimiert das reaktive Sputtern

Angepasste Ventilreaktionsalgorithmen in Durchflussreglern erzeugen bessere Filme mit mehr Kontrolle über den Übergangszustand des Ziels.

Reaktives Sputtern

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Reaktives Sputtern ist eine Art des physikalischen Dampfabscheidungsverfahrens, das zur Erzeugung dünner Filmvakuumbeschichtungen verwendet wird. Bei dem Verfahren wird ein Verbundmaterialüberzug auf ein Substrat aufgebracht, indem ein reaktives Gas wie O & sub2; oder N & sub2; in ein Plasma eingeführt wird, das typischerweise unter Verwendung eines Inertgases wie Argon erzeugt wird. Das reaktive Gas wird durch das Plasma aktiviert und reagiert dann chemisch mit einem „Target“, der normalerweise aus Metallen, Legierungen oder Keramiken besteht, wodurch ein Beschichtungsmaterial erzeugt wird, das auf einem Substrat abgeschieden wird. Die resultierende Oxid-, Nitrid- oder Carbidbeschichtung verleiht dem beschichteten Substrat Eigenschaften wie niedrige Emissivität oder Haltbarkeit.

Reaktive Sputter-Abscheidung wird sehr häufig in Fertigungs- und F + E-Prozessen verwendet, z.

  • Flat-Panel-Displays für Fernseher und Mobiltelefone
  • Photovoltaische Beschichtungen auf Solarzellen
  • Optische Beschichtungen auf Sonnenbrillen
  • Dekorative Beschichtungen auf Hardware- und Automobilkomponenten
  • Beschichtungen auf Architekturglas

Alicat mass Durchflussregler sind mit den gebräuchlichsten reaktiven Gasen kompatibel. Diese Gase – und einige ihrer typischen Verbindungen – sind:

  • Oxygen (O2) – erzeugt Oxide wie Al2O3, SiO2, TiO2, ITO (Indium Tin Oxide)
  • Nitrogen (N2) – produziert Nitride wie TiN, ZrN, CrN
  • Acetylen (C2H2) oder Methan (CH4) – für diamantartige Kohlenstoffschichten

Kontrolle des Sputterprozesses

Durch Steuerung der Menge und des Zeitpunkts der reaktiven Gasströme können Abscheidungsraten und Filmeigenschaften mit einer gewissen Genauigkeit eingestellt werden. Die Verwendung der Flusssteuerung erfordert keine aktive Rückkopplung, aber die Abscheidungsrate ist geringer im Vergleich zur Regelung mit geschlossenem Regelkreis, und die Filmeigenschaften können weniger als optimal sein.

Eine Regelung des Partialdrucks mit geschlossenem Regelkreis liefert höhere Abscheidungsraten gegenüber der Strömungssteuerung, und die Filmeigenschaften werden verbessert. Die Regelung erfordert jedoch eine aktive Rückkopplungssteuerung, was die Komplexität und die Kosten des Prozesses erhöht. Ebenso wichtig ist, dass das System schnell und präzise auf die Rückmeldung reagiert, um eine gute Beschichtung zu gewährleisten. Da die Reaktionen elektrochemisch sind und in Millisekunden stattfinden können, in denen das Target dem Gas oder dem Substrat der Plasmawolke ausgesetzt ist, können die Kontrollanforderungen sehr eng sein.

Closed-Loop-Systeme messen Prozessbedingungen in Echtzeit über Feedback-Signale. Häufig verwendete Rückkopplungssignale umfassen:

  • Zielspannung
  • Optische Emission aus Plasma, oft Plasma-Emissions-Monitoring oder PEM genannt
  • Partialdruck des reaktiven Gases, gemessen mit einem Residual Gas Analyzer oder RGA

Zielvergiftung vermeiden

Eine weitere wichtige Variable bei der Bestimmung der Abscheidungsqualität ist der Zustand des Targets während des Sputterprozesses. Die Erhöhung des reaktiven Gasflusses zu dem Prozess beschleunigt die chemische Reaktion, kann jedoch auch eine vollständige Abdeckung des Ziels oder eine „Zielvergiftung“ bewirken. Wenn eine Zielvergiftung auftritt, kann der Prozess negativ beeinflusst werden. Eine verringerte Abscheidungsrate sowie unerwünschte Änderungen der Vakuum- und Spannungspegel können auftreten, die sowohl den Target als auch das Substrat beschädigen können. Prozessleitsysteme mit geschlossenem Regelkreis werden verwendet, um den „Übergangszustand“ des Ziels beizubehalten und eine Vergiftung zu vermeiden.

Die Regelung ist auch flexibler als die Beschichtung mit Durchflusskontrolle, was eine Prozesssteuerung mit mehreren Gasen und mehreren Zonen ermöglicht. Alicat-MFCs bieten eine vor Ort einstellbare PID-Programmierbarkeit für Beschichtungsexperten, um die schnellste Ansprechgeschwindigkeit eines jeden Massendurchflussreglers zu erreichen, wodurch die Prozessstabilität und die Bedingungen der Beschichtungskammer verbessert werden. PID- und PDF + -Algorithmen optimieren die Steuerung durch Ändern der Rate und der Art der Antwortsteuerbefehle. MultiplePID-Algorithmen sind verfügbar, die es dem Benutzer ermöglichen, die bestmögliche Reaktion der Flusssteuerung auf beliebige Prozesssteuersignale zu generieren.

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Alicat-MFCs sind mit mechanischen und elektrischen Verbindungen kompatibel, die bei bestehenden Sputterwerkzeugen verwendet werden, und werden häufig als Mittel zum Aktualisieren oder Aktualisieren von Prozesssteuerungen verwendet. Viele digitale und analoge Schnittstellen sind verfügbar, einschließlich RS-232 und RS-485. Sie können mit Protokollen wie DeviceNet und EtherNet / IP kombiniert werden.

Alicat-Massendurchflussregler enthalten die Gas Select ™ -Funktion. Mit ihm können Sie Gase einfach austauschen, ohne K-Faktor-Berechnungen oder andere Kompensationen zu benötigen, da jede MFC eine Datenbank mit Gaseigenschaften enthält, die den gesamten Bereich von Betriebsdrücken und Temperaturen abdeckt. Durch die Kombination von Gas Select mit einem umfangreichen 200-zu-1-Regelbereich können Benutzer die Anzahl der verschiedenen MFCs, die zur Erfüllung der Anforderungen des reaktiven Sputterns erforderlich sind, erheblich reduzieren.

Alicats Anwendungsingenieure können Ihnen helfen, die besten Massendurchflussregler für Ihre reaktive Sputter-Anwendung zu finden. Kontaktieren Sie sie über unser Online-Chat-System, rufen Sie uns an, senden Sie uns eine Frage über ein Webformular oder senden Sie eine E-Mail an info@alicat.com.

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