1、Sputter Introduction2009/12/17contentSputter原理原理Sputter装置构造装置构造Sputter制程品质控制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，束缚碰撞出的二次电子在电磁场中作
3、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”)sin()cos(2tmqBvvBBEtmqBvvyxBqmvrBEv BE1.5 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
4、位置以外（SMD-950），减弱二次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过加热
5、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particlePDC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
