反应式等离子溅射镀膜工艺的三宝

进行等离子溅射镀膜工艺时,有三项宝物是不可或缺的。

  1. 等离子工艺监控器 (plasma monitor and process controller)
  2. 脉冲式直流电源 (pulsed DC power supply) 或是 中频交流电源 (MF AC power supply)
  3. 磁控溅射靶 (magnetron sputtering source) 或称 阴极靶 (cathode source)

第1项的等离子工艺监控器主要负责镀膜的质量与镀率的稳定。

对反应气体(reactive gas)采用高速的PID闭锁回路控制(PID closed loop control),将检测到的等离子信号强度比对内部设定的预设值,根据比对的结果,转成电压信号将差异值输出到负责供应气体的质流量计(MFC: mass flow controller),改变供应气体的流量来修正实际等离子体实际反应的状态。再撷取改变后的等离子体的信号强度,又经比对产生修正的电压信号,重复修正气体流量来变化等离子体的行为表现。如此周而复始,一直修正到实测的等离子体信号与内订的预设值接近,甚至相同。在反应式的溅射镀膜期间,需要能够快速反应改变气体的流量,主要目的在于稳定溅射出来的金属靶材原子或分子与反应气体之间能够维持在一个固定的比例(合金比例)。如果,变化反应气体的速度太慢,合金比例只能在饱和区维持,且镀膜速率将会很慢。要能够提高镀膜速率又能改变合金比例且维持稳定的镀膜状态,这个等离子工艺监控器扮演极为重要且关键的角色。

PID Closed Loop Contorl

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