改进的过程气体控制优化反应溅射

流量控制器中定制的阀门响应算法产生更好的薄膜,可以更好地控制目标的过渡状态。

反应溅射

反应溅射是一种物理气相沉积工艺,用于真空镀膜。该工艺通过将反应气体(如O2或N2)引入惰性气体(如氩气)产生的等离子体中,在基板上沉积复合材料涂层。活性气体被等离子体激活,然后与“目标”(通常由金属、合金或陶瓷组成)发生化学反应,生成沉积在基材上的涂层材料。所得到的氧化物、氮化物或碳化物涂层赋予涂层低发射率、耐久性等特点。
反应溅射沉积是制造和研发常用的方法,例如:

  • 电视和手机的平板显示器
  • 太阳能电池上的光伏涂层
  • 太阳镜上的光学涂层
  • 五金和汽车零部件的装饰涂料
  • 建筑玻璃隔热涂料

Alicat气体质量流量控制器与常见的活性气体兼容。这些气体以及一些典型的化合物:

  • 氧(O2) -生成诸如Al2O3、SiO2、TiO2、ITO(铟锡氧化物)等氧化物
  • 氮(N2)产生氮化物,如锡,ZrN, CrN
  • 乙炔(C2H2)或甲烷(CH4) -用于类金刚石薄膜

控制溅射过程

通过控制反应气体流量和时间,可以在一定程度上调整沉积速率和薄膜性能。使用流量控制不需要主动反馈,但与闭环控制相比,沉积速率较低,薄膜性能可能会较低。
与流量控制相比,分压闭环控制提供了更高的沉积速率,改善了薄膜性能。但是闭环控制需要主动反馈控制,增加了工艺的复杂性和成本。同样重要的是,闭环控制系统对反馈做出快速而准确的响应,以确保良好的涂层。由于反应是电化学的,可能在目标暴露于气体或基板暴露于等离子体云的毫秒内发生,因此控制要求非常严格。
闭环控制系统通过反馈信号实时测量工艺条件。常用的反馈信号包括:

  • 目标电压
  • 等离子体的光学发射,通常称为等离子体发射监测或PEM
  • 反应气体的分压,用残余气体分析仪或RGA测量

避免目标中毒

决定沉积质量的另一个重要变量是溅射过程中目标的状态。增加的活性气体流量,加速了化学反应,但也会引起“目标中毒”。当目标中毒发生时,沉积速率降低,真空和电压水平的不良变化,都会对目标和基质造成损害。闭环控制系统可以维持目标的“过渡”状态,避免中毒。
闭环控制也比流量控制涂层更灵活,允许多气体和多区域的过程控制。Alicat 质量流量控制器为涂层专家提供现场可调的PID,以达到任何质量流量控制器最快的响应速度,改善工艺稳定性和涂层室条件。PID和PDF+算法通过改变响应控制命令的速率和方式来优化控制。有多种PID算法,允许用户对任何过程控制信号产生最佳的流量控制响应。

Alicat 质量流量控制器与现有溅射工具上的机械和电气连接兼容,通常用于升级或更新过程控制。有许多数字和模拟接口,包括RS-232和RS-485。它们可以与诸如DeviceNet和EtherNet/IP之类的协议相结合。
Alicat质量流量控制器包括Gas Select™功能。有了它,您可以轻松地切换气体,而无需进行K系数计算或其他补偿,因为每个质量流量控制器都包含一个气体特性数据库,涵盖整个工作压力和温度范围。结合气体选择和扩大的200:1控制范围,客户大大减少了不同质量流量控制器的数量,以满足反应溅射的需要。

艾里卡特Alicat提供先进的质量流量计质量流量控制器压力控制器压力传感器解决方案。

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