镀膜工艺教育训练报告

镀膜工艺流程介绍工艺控制项目2.清洗机台简介3.理论介绍4.材料特性5.量测概要工艺主要控制参数参数名称设定值范围参数意义温度0~？℃加热玻璃基板氩气释放率0~？sccm产生氩等离子体，提供Ar离子撞击靶材，溅射出的靶材原子在基板表面沉积压力0.1~？Pa控制最恰当的压力范围电力功率0~？KW控制稳定恰当的工作电力氧气流量提供氧化反应气体Note：依工艺参数确认工艺能力范围。检验项目及目的检验项目检验目的Particle(灰尘数量)检验在镀膜前，传送过程所造成的污染膜质测量片电阻自动光学检测(选用)统计与判断不良种类，成膜前灰尘，溅污等膜厚椭偏仪量测透明膜的厚度、膜质、穿透率四点探针藉由四点探针量测薄膜阻值，藉以推算薄膜之厚度Macro(宏观检测,含强光绿光等)宏观，藉由强光灯，辅助台不同角度的移动，来检查玻璃基版上之Mura(斑点)、镀膜不均、彩问、光阻烧焦、刮伤、Defect(缺陷)……等。Micro(微观检测，含光学微观检测)微观，藉由显微镜，利用不同倍率之镜头，将影像放大显示于屏幕上，用来检查玻璃基版上之Defect，可将影像储存，也可简易量测Defect之大小。工艺设备简介-清洗机镀膜前清洗机入料脱脂刷洗超声波DI水清洗DI水刷洗超声波中压水冲洗高压喷淋水洗PJ洗净纯水洗滴水风刀玻璃基板PJ洗净洗净对象：有膜之玻璃基板滚刷使用时机：

仅在玻璃上未镀上任何film时使用，一旦有film於其上，绝不可用，否则易刮伤害film且伤及毛刷。工艺设备简介沉积_溅镀1.DCSputtering(直流溅镀法)：

电浆的正电离子经过暗带的电场加速后获得高动能，奔向阴极，与其产生冲击，由于动量转换原理，离子轰击后，除了产生二次电子外，还会将因电极表面的原子给轰击出来，这些被击出的原子将进入电浆中，利用扩散原理传递至晶片(玻璃)表面并进行沉积。2.MagnetronSputtering(磁控溅镀法)：

提高溅镀的沉积率，在靶材背面加上磁场。电场与磁场的交互作用会使二次电子集中于靶材附近，呈现螺旋状的运动，增加碰撞频率。3.GateMetal

利用铝当闸极，因其阻值低，但在后续的高温工艺中，会产生金属突起物(hillock),易造成singleline与dateline的短路，采用AL_Nd(铝_锂)的靶材，并多镀一层金属(Mo)，来抑制AL的hillock效应。阴电极DCPlasma(直流等离子体)直流溅镀原理：电浆的正电离子经过暗带的电场加速后获得高动能，奔向阴极，与其产生冲击，由于动量转换原理，离子轰击后，除了产生二次电子外，还会将因电极表面的原子给轰击出来，这些被击出的原子将进入电浆中，利用扩散原理传递至晶片(玻璃)表面并进行沉积阳极阴极射频等离子体在射频溅镀中的应用(RFPlasmaUsedinRFSputtering)MatchingNetwork：EfficientlyCoupledtoTheGlow-DischargetoMaximizeSputterDepositionRate.RF(Radio-Frequency)Generatorwith13.56MHzHasBeenReservedforPlasmaProcessingbyFederalCommunicationsCommission,andCanBeRadiatedWithoutInterferingwithOtherRadio-TransmittedSignals.射频等离子VS直流等离子(RFversusDCPlasma)射频放电相对直流放电的优势ItemRFPlasmaDCPlasmaElectrode(电极)Conductive&Nonconductive(导体与非导体兼有)Conductiveonly仅导体ElectrodePosition

(电极位置)External(外部)Internal(内部)IonizationEfficiency

(电离效率)高低GasPressure(气体压力)低高SubstrateDamage

(基板损伤)LessDamagebyWideRangeVariableNegativeBias

(宽范围的负偏压造成轻微损伤)BreakdownVoltagetoCauseDamage

(击穿电压引起损伤)溅镀原理

(MomentumTransfer&ElasticCollision-动量转移和弹性碰撞)IncreaseIonizingCollisionsbyMagneticField

通过磁场增加离子碰撞1.BasicRuler:1.ArAr+,e-(HighDCSource)

2.e-+ArAr+,2e-(MagnetSupport)

3.Ar+CollideswithTargetandFormDeposition

4.R=me*Ve/B*q(R:CircleRadius,me:MassofElectron

Ve:VelocityofElectron,B:MagneticFild,Q:Couloum)SiO2镀膜

–

射频溅镀(RFSputtering)

–中频溅镀(MFSputtering)ITO镀膜

–直流溅镀(DCSputtering)–直流/射频溅镀(DC/RFSputtering)–离子束溅镀(IonbeamSputtering)SiO2/ITO镀膜原理中频双磁控设计

DesignofMFtwinmagnetron射频溅镀与中频溅镀对比

ComparisonofRFvs.MFsputteringRFMFCathode(阴极)singledualFrequency13.56M40KTargetmaterialSiO2SiProcessnonreactiveReactive(反馈)SputterratelowHighInputpowerlowHighAdhesionlowHighProcessstabilitylowHighMeanFreePath平均自由路径(MFP)粒子和粒子碰撞前能够移动的平均距离λ□1/p，因粒子密度直接正比于系统压力•压力的影响:•越高压，MFP越短，电子碰撞频率高，能量低•越低压，MFP越长，电子碰撞频率低，能量高•在电浆中电子总是移动得比离子快很多，为主要之主动碰撞粒子膜应力

FilmStressBareglassAfterthinfilmDepositionSubstrateAssumeTdeposition>Tmeasure抗压应力反曲率

CompressiveStressNegativecurvature拉应力正曲率

TensileStressPositivecurvatureSsub>SfilmSsub

<SfilmPower↑Compressive↑堆积(凸起)

Hillock成因

在回火过程中,铝金属薄膜(23.6*10-6/℃)与玻璃基板

(0.4*10-/℃)间之热膨胀系数不同,在接口间产生压缩应力,而

Hillock即是要释放此应力所产生防止方法

中断应力之连续生成,即加入不同材质,Ex:Al-Nd、Al-Ta、AlNiLa，AlNiNd….等等合金。HillockResistance○：Good(Nohillockisobserved.)×：Bad(Hillocksareobserved.)

ITOcharacteristics

MaterialCharacteristicITOComposition(成分)(wt%)In2O3-SnO2Composition(wt%)(90:10)Depositiontemp.RT200～300℃Crystalline(结晶形式)非结晶多晶体Resistivity(μΩcm)500~800~200Transimittance(穿透率)80~92%80~92%Refractionindex(折射系数)1.85~2.251.9~2.0Features(特性)LowerresistivityWidelyusedITO与O2相依性Substratetemperature：200℃Filmthickness：1500ASputteringpower：2.3W/cm2Sputteringpressure：0.6PaITO与O2相依性Substratetemperature：RTFilmthickness：1500ASputteringpower：2.3W/cm2Sputteringpressure：0.6PaNdcontent、温度与表面粗糙度之关连性MoNb耐湿性验证Note：MoNb合金中Nb含量增加其抗水气的能力亦相对增强。MoNb蚀刻验证Note：MoNb合金中Nb含量增加其抗蚀性亦增强ProcessdefectNote：靶材内之材质致密性不佳(空隙、杂质)，造成Sputter

时，该区Arcing，产生SplashSplashTypeSourceImage反应机构预防方式DometypeTargetSurfacea.FineMicrostructureb.OxideEliminationWingTypeOutsideTargeta.ChamberCleaningb.OptimizationoftheSpacebetweenTargetandShieldvoidTarget(Al-2%Nd)OxidHeatedareaArSputtererosionMeltedparticleglasssubstrateBackingPlateTarget(Al-2%NdShieldPlateAl-2%Nd)MeltedSplash(Al-2%Nd)MaskGlassFlakeArcing量测设备简介–RsmeterRs(SheetResistance):Ω/□

使用四点探针的方法来量测薄膜材料的电阻，其量测单位就称为表面电阻ρ(Resistivity):Ω-cm

使用四点探针的方法来量测较厚或齐次性材料的体积电阻率，其量测单位就称为体积电阻率(Bulk)。MeasurementPrinciple■ThinSheet

Foraverythinlayer(thicknesst<<s),wegetcurrentringsinsteadofspheres.Therefore,theexpressionfortheareaderivationisasfollows:

forR=V/2I,thesheetresistivityforathinsheetis︰Ingeneral,thesheetresistivitycanbepressedas︰wherethefactorkisageometricfactor,k=4.53().Thefactorkwillbedifferentfornon-idealsamples.So,thesheetresistivityisRs﹦4.53(V/I)■BulkSample

Forbulksampleswherethesamplethicknesst>>s,theprobespacing,weassumeasphericalprotrusionofcurrentemanatingfromtheouterprobetips.Weassumethatthemetaltipisinfinitesimalandsamplesaresemi-infiniteinlateraldimension.MeasurementPrinciple量测设备简介–Rsmeter电阻率与表面电阻的关系

ρ=Rsxh

h=ρ/RsIIhwTherefore,Rsmaybeinterpretedastheresistanceofasquaresample,andforthisreasontheunitsofRsaretakentobeohms-per-squareorohm/sq

量测设备简介–AOI

自动光学量测量测设备简介–AOI

自动光学量测量测设备简介–AOI利用灰阶描述量测设备简介

-EllipsometerStructureofmachineMeasurementFlowMeasurementitem1.Thickness(T)2.Refractiveindex(n)3.Eg4.ForAS,BP,ITO,PR

量测设备简介

-EllipsometerConcept

i:入射光

r:反射光ComplexFresnelReflectionCoefficients量测设备简介

-EllipsometerDefinitionofEllipsometryCoefficientρanditsCorrelationEquation量测设备简介

-EllipsometerBasictheoryv.sEllipsometricdata利用光学量测上物质之尺寸特性与光的传播路径存在着密切关联的特性膜厚取决于反射自膜表面与底面间光之干涉行为

FilmPhaseThickness折射系数n与消光系数k均与光之波长存在关联性(均为波长之函数)无back-reflection之semi-infinite

sample(太厚之吸收材料层or材料与底材之contrast太小)

AbsorptionCoefficient

量测设备简介

-EllipsometerCalculationProcedure量测设备简介

-Ellipsometera)Ψ、Δ相关并非物质之固有性质(intrinsicproperty)，且与光线入射角

(AOI)φ0b)光学系数(opticalindex)与介电系数(dielectricfunction)为材料之固有性

质，与量测时之条件无关量测设备简介

-EllipsometerPEMmodulationv.sIntensitydetectedSo,S1,S2(signal)δ(t)(phaseshift)Io,Is,Ic(intensity)Δ&Ψn,kThickness量测设备简介

-EllipsometerModel’sFittingN:Numberofdatapa