AKT_SPUTTER_SIO2镀膜特性简介

MF Generator 介紹
2. U-control (定電壓控制)： 參數設定後，Generator輸出固定電壓值，隨著反應氣體的變化會改變輸 出功率。此控制方式在本Case裡是用於生產時使用. ● 優 點：可藉由調整輸出之電壓調整n值，同時又可藉由改變 O2 Flow 調變輸出功率調整膜厚，其最大優勢為不需依賴任何信號接獲 及回饋機制，由使用者直接控制，無delay time，無複雜的幕 後運作.對生產型設備而言，由於其高穩定度可減少照顧人力. ● 缺 點：膜厚U%較差。
豆知識： 矽（中國大陸稱作硅，港澳台稱作矽）。
前言
基本硬體 介紹
POWER： 一般業界濺鍍SiO2，Power多數是使用RF 居多(Radio-Frequency)[高頻] 而 AKT 使用的Power稱為MF ( Medium-Frequency )[中頻] 而RF 與 MF 和 DC之間的差異性，詳下表：
例：電壓500V、O2 Flow 100 sccm，量測的n值1.56，膜厚300Å，特性調整方式如下 ╳先調整電壓值，使其ｎ值達到規範後，在調整膜厚，如下表╳
V 1 2 3 500 460 460 O2 Flow 100 100 115 n值 1.56 1.48 1.45 THK 300Å 250 450
AKT SPUTTER SIO2 鍍膜介紹
二氧化矽(Silicon dioxide, Silicon oxide, Silica, SiO2)薄膜已經是一種 普遍應用於各個領域的重要膜層，例如在半導體技術方面，SiO2 薄 膜是最常用來當作絕緣層的一種材料；在鍍膜工業中，SiO2 薄膜也 常用來當作金屬或其他材料的表面抗刮與保護層；在光學薄膜濾光 片領域中，SiO2 薄膜是很好的一種單層抗反射膜，更是最常用的一 種『低折射率』膜層，用來製鍍多層光學薄膜濾光片。而本次的專 題報告將針對現行FAB2 AKT SPUTTER SiO2鍍膜的特性做介紹， 希望透過本次的專題，可以使各位同仁對SiO2鍍膜有初步的認知。
VALUE
50 kW 20 kHz - 70 kHz 500V - 1050 V 200 A
控制方式分以下三種進行鍍膜：
1 2 3
P-control (定功率控制) U-control (定電壓控制) O2-control (定氧氣流量控制)
Output current max （最大输出电流 ）.
SiO2鍍膜特性條件 — 遲滯曲線製作
• 而這種現象稱做『遲滯現象』（Hysteresis），或稱『滯後現象』，泛指 一系統的狀態(主要多為物理系統)，不僅於當下系統的輸入有關，更會 因其過去輸入過程之路徑不同，而有不同的結果。換句話說，一個系統 經過某一輸入路徑之運作後，即使換回最初的狀態時，輸入同樣的值， 狀態也不能回到最初始的結果。 • 本Case的遲滯現象是屬於『不可逆性 』，故一旦發生至遲滯現象，即使 設定同樣 的O2 Flow，也不會因為SPUTTER鍍膜時間的長短，回到上次 的紀錄值。
SiO2鍍膜特性調整介紹
經上述步驟，基本特性條件以抓到~~接下來介紹如何調整特性值， 達到生產的需求： 生產條件的選擇以『遲滯曲線』進行說明。
生產時，MF切換至 U-control，再選則曲線『Transform Mode』所需 電壓值與O2 Flow。調整方式如下. V. ：控制產品特性n值與R%高低。 (規範值1.46~1.50) O2：控制產品特性THK高低。 (規範值350~650Å)
SiO2鍍膜特性條件 — 遲滯曲線製作
SiO2特性~遲滯曲線的製作： • P-control 模式下，設定功率10 KW • O2 Flow由0慢慢提升，記錄其電壓值，直到呈現飽和狀即可，可繪出下圖
• 再將O2 Flow慢慢下降至0，記錄其電壓值，直到呈現飽和狀，可繪出下圖
SiO2鍍膜特性條件 — 遲滯曲線
3. O2-control (定氧氣流量控制) ： 利用一 O2偵測器探測O2 Flow並回饋訊號給Generator， Generator藉此改變 Power以維持訊號穩定，因此其電壓&電流及輸出功率均會改變
● 優 點：理論狀態下，可將產品特性U%控制最一穩態，且特性最佳. ● 缺 點：須透過一特殊模組進行信號接收及處理，增加反應時間以致經常 .無法真實反應腔內實際情況，造成製程不易穩定
圓柱靶旋轉方向 (現行條件) 下方 power density Current 這就是為什麼 環中黑條紋都在下方
均勻度不佳不使用
對策: pre-sputter 改為 U-control
(二)黑條紋改善及高 power使用
V
500
400
O2
(a)電壓控制由400V-- >500V (1)電流可控制較低範圍(環中:40A & 幼獅:20A) (電流高 power 大；易arcing 燒毀ITO 線路) (2)鍍率高；power 可使用較小 (b)O2參數改為主管使用 主管 -- > 鍍率 上中下管 -- > 均勻性
三種控制方式均有其使用的時機與優缺點，以下一一介紹 1. P-control (定功率控制)： 參數設定後，Generator輸出固定功率，隨著反應氣體的變化會改變其 電壓&電流值(類似現行Cr Sputter DC Power)。此控制方式在本Case裡 是用於抓SiO2『特性條件』與PM或因機況開過Chamber Presput時才 會用到. ● 優 點：膜厚較均勻. ● 缺 點：n值(折射率)控制較不靈敏，不易調控膜層光學特性
補充資料：
無線電頻率： 電磁波在一定時間（通常是1秒）內所完成的完整週期數，叫做頻率 （Frequency），通常與無線電波長的傳播有密切的關係。 依據國際電信聯合會將頻率劃分成幾個頻帶： 極低頻 VLF 【無線電通訊】 Very Low Frequency 頻率範圍 10KHz~30KHz 低頻 LF 【導航、國際廣播以及AM廣播等】 (本文中MF的範圍) Low Frequency 頻率範圍 30KHz~300KHz 中頻 MF Medium Frequency 頻率範圍 300KHz~3MHz 高頻 HF (本文中RF 的範圍) High Frequency 頻率範圍 3MHz~30MHz 極高頻 VHF Very High Frequency 頻率範圍 30MHz~300MHz 超高頻 UHF 【手機、藍芽】 Ultra High Frequency 頻率範圍 300MHz~3GHz 極超高頻 SHF 【微波、無線網卡】 Super High Frequency 頻率範圍 3GHz~30GHz
Power Type DC (直流電) RF (交流電) 工作頻率 無 13.56MHz 優點 便宜 鍍率較優 成膜均勻、緻密度高 可用於金屬&非金屬靶材 鍍率好 可利用於金屬和 導電性差的靶材上 缺點 只可用於 導電性佳靶材 鍍率差 考量鍍率， 使用的領域受到限制
MF (交流電)
20KHz – r your attention
AKT SiO2 探討
(一)PM 後 particle 數(arcing) 反而增加
particle
1
2
9
10
day
真因:圓柱靶不可使用 P-control(純Ar) pre-sputter (此觀念來自平面靶) 因為對向旋轉會互相沈積 (純Ar打Si鍍很快)造成 很多Si particle 又被打出
• 由上述步驟所繪出的曲線即為---- 『遲滯曲線』
• 曲線內的三種模式介紹：
名稱 特性
Metal Mode
Transform Mode (生產條件) Poison Mode
鍍膜效率高，Film參雜較多Si成分 Si wafer 的n值約為4 鍍膜效率中等，可調整至預期的n值與 光學特。(介於1.46 ~ 4之間) 鍍膜效率差，表面氧化嚴重 n值遠低於1.46
TARGET： 使用圓柱靶，而圓柱靶與平面靶詳下表
Target 平面靶 圓柱靶 優點 價格便宜 靶材高(七~八成) 冷卻效果較佳 缺點 靶材利用率低(三~四成) 冷卻效果差 價格昂貴
MF Generator 介紹
MF Generator 基本規格：
DESIGNATION
Output power（输出 功率） Output frequency（ 输出频率） Output voltage（输 出电压）