Sputter工艺处理介绍.ppt

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1、Sputter Introduction,2009/12/17,content,Sputter原理,Sputter装置构造,Sputter制程品质控制,第一部分 Sputter原理,1.1 原理概述,在真空环境电极两端加上高压产生直流辉光放电，使导入的工艺气体电离，正离子在电场作用下高速轰击靶材，逸出的靶材原子和分子向被镀膜基片表面沉积。 入射粒子撞击靶面发生一系列碰撞， 经能量传递某些原子获得指向靶表面 外的动量以及足够的能量逸出靶面成 为溅射原子。,1.2 影响溅射因素,1 入射粒子的能量 只有当入射粒子的能量超过阈值(101eV)以后才会发生溅射。在一定范围内(keV)溅射率随能量增加而

2、提高。而过大的能量会使入射粒子注入靶材内部，减少溅射率。 2 粒子入射角度 倾斜入射利于提高溅射率； 3 入射粒子的种类 重粒子的溅射率高于轻粒子。 4 靶材温度 温度升高，靶材原子间结合力减小，入射粒子较小的能量即可使溅射发生 5 工作压强,1.3 溅射镀膜的特点,1 膜厚的可控性与重复性好 基于参数控制与溅射粒子的方向随机 2 适用范围广 金属、半导体、化合物或混合物固体 3 薄膜与基片的结合性强 粒子沉积后有足够能量进行迁移，结合牢固 4 适于大面积自动化生产,1.4 直流磁控溅射,利用磁体在阴极靶面建立环形封闭磁场。该磁场与靶面平行的分量与垂直于靶面的电场构成正交的电磁场，束缚碰撞出的

3、二次电子在电磁场中作回旋运动。从而增加与工艺气体碰撞电离的概率，使等离子密度提高，加快沉积速度。,取电场强度E方向为y轴，磁感应强度B与靶面平行的分量方向为z轴， 在近靶面正交电磁场内二次电子的运动： v为电子初始速度垂直于B的分量大小。 即电子在与B垂直的平面做半径为 的圆周运动的同时，以 速率 向 方向漂移，从而在该路径加快溅射，在靶面形成 “跑道”,1.5 直流磁控溅射的特点,除提高沉积速度外，直流磁控溅射有以下优点： 1 因能在靶面形成高密度等离子，工作压强低于普通直流溅射 2 溅射粒子迁移途中碰撞减少，到达基片时具有较大动能 3 可以将阳极设在基片位置以外（SMD-950），减弱二次

4、电子轰击基片导致基片升温的问题 缺点： 1 不适用于溅射绝缘材料 2 靶面上磁场的相应位置因为快速溅射，形成沟道。使靶材利用率低，使用后期的沉积均匀性变差。,第二部分 Sputter装置构造,2.1 设备概况,2.2 Load/Unload室,作用 1.基片进出设备 2.在大气与高真空腔室间压强过渡 * 高代线设备在Load/Unload室 设加热装置作预加热,2.3 Transfer室,作用 将基片在Load/Unload、Heater、Sptuuer室间搬送,Transfer室底部四个光学sensor判断基片是否存在，并检查基片位置。,2.4 Heater室,作用 在溅射前对基片预加热,通

5、过加热板将基片预加热到溅射所要求温度 对每个目标加热温度需要实验测定温度设定值与最短加热时间,多层加热板,2.5 Sputter室,溅射过程,1 当platen处于水平位置时，真空机械手臂将基板送入SP室， platen旋转90度到竖直成膜位置。 靶材与基片处于竖直位置溅射， 利于减少particle在靶材与基片 上累积。,2 在Ar导入与冷凝泵排气两者作用下腔室达到稳定工作压强。 3 阴极加直流电，Ar电离。 4 Ar+入射靶面（102eV）， 靶材粒子沉积于基板成膜（101eV）。,Sputter室影响膜质结构的主要参数,1 靶面与基片距离影响沉积分布 随靶材的消耗，靶面与基片距离增加。通过磁体位置调节作补偿。 2 气体流量与成膜压强 3 DC电源的输出 4 基片温度,第三部分 Sputter制程品质控制,Rs & Thickness,主要影响因素 溅射时间、 DC功率； 基片温度、放电压强、杂质气体成分,Defect,溅射前污染 附着性差 / pattern缺失,pattern缺失,膜面颗粒particle，膜内particle,PDC,膜面particle,膜内particle,成膜后物理性损伤,Scratch擦伤,其他,Stress & Adhesion 附着力 受溅射时基片温度影响 金属膜反射率 / ITO透过率 工艺气体成分影响,THE END,