鍍膜工藝教育訓練報告

鍍膜工藝流程介紹工藝控制項目2.清洗機臺簡介3.理論介紹4.材料特性5.量測概要工藝主要控制參數(shù)參數(shù)名稱設定值范圍參數(shù)意義溫度0~？℃加熱玻璃基板氬氣釋放率0~？sccm產(chǎn)生氬等離子體，提供Ar離子撞擊靶材，濺射出的靶材原子在基板表面沉積壓力0.1~？Pa控制最恰當?shù)膲毫Ψ秶娏β?~？KW控制穩(wěn)定恰當?shù)墓ぷ麟娏ρ鯕饬髁刻峁┭趸磻獨怏wNote：依工藝參數(shù)確認工藝能力范圍。檢驗項目及目的檢驗項目檢驗目的Particle(灰塵數(shù)量)檢驗在鍍膜前，傳送過程所造成的污染膜質測量片電阻自動光學檢測(選用)統(tǒng)計與判斷不良種類，成膜前灰塵，濺污等膜厚橢偏儀量測透明膜的厚度、膜質、穿透率四點探針藉由四點探針量測薄膜阻值，藉以推算薄膜之厚度Macro(宏觀檢測,含強光綠光等)宏觀，藉由強光燈，輔助臺不同角度的移動，來檢查玻璃基版上之Mura(斑點)、鍍膜不均、彩問、光阻燒焦、刮傷、Defect(缺陷)……等。Micro(微觀檢測，含光學微觀檢測)微觀，藉由顯微鏡，利用不同倍率之鏡頭，將影像放大顯示于屏幕上，用來檢查玻璃基版上之Defect，可將影像儲存，也可簡易量測Defect之大小。工藝設備簡介-清洗機鍍膜前清洗機入料脫脂刷洗超聲波DI水清洗DI水刷洗超聲波中壓水沖洗高壓噴淋水洗PJ洗凈純水洗滴水風刀玻璃基板PJ洗凈洗凈對象：有膜之玻璃基板滾刷使用時機：

僅在玻璃上未鍍上任何film時使用，一旦有film於其上，絕不可用，否則易刮傷害film且傷及毛刷。工藝設備簡介沉積_濺鍍1.DCSputtering(直流濺鍍法)：

電漿的正電離子經(jīng)過暗帶的電場加速后獲得高動能，奔向陰極，與其產(chǎn)生沖擊，由于動量轉換原理，離子轟擊后，除了產(chǎn)生二次電子外，還會將因電極表面的原子給轟擊出來，這些被擊出的原子將進入電漿中，利用擴散原理傳遞至晶片(玻璃)表面并進行沉積。2.MagnetronSputtering(磁控濺鍍法)：

提高濺鍍的沉積率，在靶材背面加上磁場。電場與磁場的交互作用會使二次電子集中于靶材附近，呈現(xiàn)螺旋狀的運動，增加碰撞頻率。3.GateMetal

利用鋁當閘極，因其阻值低，但在后續(xù)的高溫工藝中，會產(chǎn)生金屬突起物(hillock),易造成singleline與dateline的短路，采用AL_Nd(鋁_鋰)的靶材，并多鍍一層金屬(Mo)，來抑制AL的hillock效應。陰電極DCPlasma(直流等離子體)直流濺鍍原理：電漿的正電離子經(jīng)過暗帶的電場加速后獲得高動能，奔向陰極，與其產(chǎn)生沖擊，由于動量轉換原理，離子轟擊后，除了產(chǎn)生二次電子外，還會將因電極表面的原子給轟擊出來，這些被擊出的原子將進入電漿中，利用擴散原理傳遞至晶片(玻璃)表面并進行沉積陽極陰極射頻等離子體在射頻濺鍍中的應用(RFPlasmaUsedinRFSputtering)MatchingNetwork：EfficientlyCoupledtoTheGlow-DischargetoMaximizeSputterDepositionRate.RF(Radio-Frequency)Generatorwith13.56MHzHasBeenReservedforPlasmaProcessingbyFederalCommunicationsCommission,andCanBeRadiatedWithoutInterferingwithOtherRadio-TransmittedSignals.射頻等離子VS直流等離子(RFversusDCPlasma)射頻放電相對直流放電的優(yōu)勢ItemRFPlasmaDCPlasmaElectrode(電極)Conductive&Nonconductive(導體與非導體兼有)Conductiveonly僅導體ElectrodePosition

(電極位置)External(外部)Internal(內部)IonizationEfficiency

(電離效率)高低GasPressure(氣體壓力)低高SubstrateDamage

(基板損傷)LessDamagebyWideRangeVariableNegativeBias

(寬范圍的負偏壓造成輕微損傷)BreakdownVoltagetoCauseDamage

(擊穿電壓引起損傷)濺鍍原理

(MomentumTransfer&ElasticCollision-動量轉移和彈性碰撞)IncreaseIonizingCollisionsbyMagneticField

通過磁場增加離子碰撞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鍍膜

–

射頻濺鍍(RFSputtering)

–中頻濺鍍(MFSputtering)ITO鍍膜

–直流濺鍍(DCSputtering)–直流/射頻濺鍍(DC/RFSputtering)–離子束濺鍍(IonbeamSputtering)SiO2/ITO鍍膜原理中頻雙磁控設計

DesignofMFtwinmagnetron射頻濺鍍與中頻濺鍍對比

ComparisonofRFvs.MFsputteringRFMFCathode(陰極)singledualFrequency13.56M40KTargetmaterialSiO2SiProcessnonreactiveReactive(反饋)SputterratelowHighInputpowerlowHighAdhesionlowHighProcessstabilitylowHighMeanFreePath平均自由路徑(MFP)粒子和粒子碰撞前能夠移動的平均距離λ□1/p，因粒子密度直接正比于系統(tǒng)壓力?壓力的影響:?越高壓，MFP越短，電子碰撞頻率高，能量低?越低壓，MFP越長，電子碰撞頻率低，能量高?在電漿中電子總是移動得比離子快很多，為主要之主動碰撞粒子膜應力

FilmStressBareglassAfterthinfilmDepositionSubstrateAssumeTdeposition>Tmeasure抗壓應力反曲率

CompressiveStressNegativecurvature拉應力正曲率

TensileStressPositivecurvatureSsub>SfilmSsub

<SfilmPower↑Compressive↑堆積(凸起)

Hillock成因

在回火過程中,鋁金屬薄膜(23.6*10-6/℃)與玻璃基板

(0.4*10-/℃)間之熱膨脹系數(shù)不同,在接口間產(chǎn)生壓縮應力,而

Hillock即是要釋放此應力所產(chǎn)生防止方法

中斷應力之連續(xù)生成,即加入不同材質,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(結晶形式)非結晶多晶體Resistivity(μΩcm)500~800~200Transimittance(穿透率)80~92%80~92%Refractionindex(折射系數(shù))1.85~2.251.9~2.0Features(特性)LowerresistivityWidelyusedITO與O2相依性Substratetemperature：200℃Filmthickness：1500ASputteringpower：2.3W/cm2Sputteringpressure：0.6PaITO與O2相依性Substratetemperature：RTFilmthickness：1500ASputteringpower：2.3W/cm2Sputteringpressure：0.6PaNdcontent、溫度與表面粗糙度之關連性MoNb耐濕性驗證Note：MoNb合金中Nb含量增加其抗水氣的能力亦相對增強。MoNb蝕刻驗證Note：MoNb合金中Nb含量增加其抗蝕性亦增強ProcessdefectNote：靶材內之材質致密性不佳(空隙、雜質)，造成Sputter

時，該區(qū)Arcing，產(chǎn)生SplashSplashTypeSourceImage反應機構預防方式DometypeTargetSurfacea.FineMicrostructureb.OxideEliminationWingTypeOutsideTargeta.ChamberCleaningb.OptimizationoftheSpacebetweenTargetandShieldvoidTarget(Al-2%Nd)OxidHeatedareaArSputtererosionMeltedparticleglasssubstrateBackingPlateTarget(Al-2%NdShieldPlateAl-2%Nd)MeltedSplash(Al-2%Nd)MaskGlassFlakeArcing量測設備簡介–RsmeterRs(SheetResistance):?/□

使用四點探針的方法來量測薄膜材料的電阻，其量測單位就稱為表面電阻ρ(Resistivity):?-cm

使用四點探針的方法來量測較厚或齊次性材料的體積電阻率，其量測單位就稱為體積電阻率(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量測設備簡介–Rsmeter電阻率與表面電阻的關系

ρ=Rsxh

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

量測設備簡介–AOI

自動光學量測量測設備簡介–AOI

自動光學量測量測設備簡介–AOI利用灰階描述量測設備簡介

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

量測設備簡介

-EllipsometerConcept

i:入射光

r:反射光ComplexFresnelReflectionCoefficients量測設備簡介

-EllipsometerDefinitionofEllipsometryCoefficientρanditsCorrelationEquation量測設備簡介

-EllipsometerBasictheoryv.sEllipsometricdata利用光學量測上物質之尺寸特性與光的傳播路徑存在著密切關聯(lián)的特性膜厚取決于反射自膜表面與底面間光之干涉行為

FilmPhaseThickness折射系數(shù)n與消光系數(shù)k均與光之波長存在關聯(lián)性(均為波長之函數(shù))無back-reflection之semi-infinite

sample(太厚之吸收材料層or材料與底材之contrast太小)

AbsorptionCoefficient

量測設備簡介

-EllipsometerCalculationProcedure量測設備簡介

-Ellipsometera)Ψ、Δ相關并非物質之固有性質(intrinsicproperty)，且與光線入射角

(AOI)φ0b)光學系數(shù)(opticalindex)與介電系數(shù)(dielectricfunction)為材料之固有性

質，與量測時之條件無關量測設備簡介

-EllipsometerPEMmodulationv.sIntensitydetectedSo,S1,S2(signal)δ(t)(phaseshift)Io,Is,Ic(intensity)Δ&Ψn,kThickness量測設備簡介

-EllipsometerModel’sFittingN:Numberofdatapa