Uniformidade de Deposição de Espessura
Introdução
O revestimento por pulverização catódica magnética é amplamente aplicado na deposição de grandes áreas, e a uniformidade da espessura do filme fino, taxa de deposição, taxa de utilização do material alvo e outros problemas na indústria de revestimento recebem grande atenção.
Seja revestindo um chip semicondutor com uma película fina protetora ou aplicando um revestimento antirreflexo a uma lente de óculos, os engenheiros de processo precisam atingir certas especificações de espessura para atender aos requisitos de desempenho. Tão importante quanto a própria espessura do filme é a uniformidade da espessura.
Relatório de teste para o revestidor VPI Modelo: SD-900M
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Obtendo uniformidade para especificações de desempenho
Sem obter uma distribuição de espessura adequada, pode ser difícil garantir que as especificações sejam totalmente atendidas. O revestimento pode atender aos requisitos de espessura em certas áreas do substrato, mas se não for aplicado uniformemente, outras áreas serão muito espessas ou muito finas e podem não atender aos requisitos de desempenho. Por exemplo, um revestimento antirreflexo de grande área teria refletividade diferente em diferentes pontos do substrato, o que provavelmente teria um impacto no desempenho geral.
A uniformidade de deposição é necessária para atender às especificações de desempenho em qualquer aplicação, independentemente do método de deposição. Você pode precisar de um revestimento de filme muito fino e, se for um pouco grosso demais em certas áreas, pode ter um efeito negativo no desempenho. E alguns substratos apresentam topografia intrincada, como etapas e vias, mas ainda exigem distribuição uniforme para evitar rachaduras indesejadas e possível falha do dispositivo. A uniformidade da espessura é fundamental, desde impactos tão triviais quanto a distorção de uma imagem espelhada até os efeitos de mudança de vida de uma substituição do quadril não devidamente reforçada contra desgaste e degradação.
Benefícios Além do Desempenho
Mas o desempenho não é a única preocupação dos engenheiros de processo. Outros fatores de produção também são auxiliados pela obtenção de uniformidade, como repetibilidade e taxas de rendimento. A uniformidade da espessura do filme fornece confiança de que as especificações estão sendo atendidas e não haverá flutuação na espessura de produto para produto. Se você estiver usando um método ou máquina que oferece uniformidade, pode ter certeza de que o processo fornecerá alto rendimento.
Alcançar distribuições de espessura uniformes e repetíveis, no entanto, não é suficiente para garantir um processo viável. O custo e o tempo de atividade também devem ser considerados. Um produto bem projetado fornecerá filmes uniformes e repetíveis, minimizando o desperdício de material.
A uniformidade da espessura do filme fino é importante para o processo de deposição em todas as aplicações. Pode afetar uma ampla gama de especificações, desde resultados de desempenho até rendimentos e custos de produção. Você reduzirá o custo total de propriedade mantendo o rendimento e a repetibilidade no alvo e garantindo que o desempenho ideal seja alcançado.
Fatores que determinam o desempenho da deposição
A deposição, um processo usado para depositar camadas finas de material (ou filme) sobre um substrato, é uma prática comum em indústrias como semicondutores e nanotecnologia. A deposição de filmes finos pode ser obtida com uma variedade de tecnologias que podem fornecer filmes que variam de isolantes a semicondutores e metais. Os filmes podem servir a papéis igualmente diversos, que variam de dielétricos intercamadas a interconexões.
Taxa de Deposição
A taxa de deposição, simplesmente uma medida de quão rápido o filme cresce, normalmente usa unidades de espessura divididas pelo tempo. Assim como no ataque químico, é importante escolher uma tecnologia que forneça uma taxa de deposição compatível com as aplicações. Por exemplo, pode-se utilizar uma taxa de deposição relativamente lenta para filmes finos (assim como na gravação de filmes finos, onde se usa uma taxa de gravação relativamente lenta) e, correspondentemente, uma taxa de deposição rápida para filmes espessos. A ideia é manter o controle e equilibrar a necessidade de velocidade e a necessidade de controle preciso da espessura do filme. Mas é claro que sempre há compensações entre as propriedades do filme e as condições do processo. Processos de taxa mais rápida geralmente usam maior potência, temperaturas ou fluxos de gás que afetam ou limitam outras características do filme, como uniformidade, tensão ou densidade.
As taxas de deposição podem variar de algumas dezenas de A/min até 10.000 A/min. Existem técnicas para monitorar o crescimento da espessura do filme em tempo real, uma variedade de métodos, como monitoramento de cristal de quartzo e interferência óptica.
Uniformidade
A uniformidade da deposição é uma medida da consistência do filme através de um substrato. Normalmente, refere-se à espessura do filme, mas também pode se referir a outras propriedades do filme, como índice de refração. A média dos dados coletados em um wafer geralmente é calculada com um desvio padrão que representa o desvio da média em termos de um, dois ou três sigmas. Uma abordagem alternativa é usar a fórmula de ((valor máximo – valor mínimo)/2 x valores médios). Deve-se lembrar de identificar uma zona onde a metrologia deve ser excluída devido a fixação ou outros efeitos de borda.
É útil ter um bom entendimento da aplicação para evitar uniformidade de especificação excessiva ou insuficiente. Os filmes que desempenham um papel direto na operação do dispositivo, como um óxido de porta ou uma espessura de capacitor, são muito mais propensos a precisar de uma especificação de uniformidade mais rígida do que os filmes que não o fazem. A uniformidade não apenas desempenha um papel no desempenho do dispositivo, mas, do ponto de vista da fabricação, é importante perceber que outras etapas podem ser afetadas pela baixa uniformidade. Um filme com baixa uniformidade afetará as etapas de gravação, afetando o tempo que leva para gravar a parte mais fina do filme versus a mais espessa.
Flexibilidade
Flexibilidade, a gama de capacidades que um sistema possui, pode ser um fator significativo na tomada de decisão sobre qual tipo de sistema de deposição adquirir. Isso é mais verdadeiro para ambientes de P&D do que para aplicações industriais, onde soluções específicas são frequentemente preferidas. Compreender os materiais que podem ser depositados, tamanhos de substrato, faixas de temperatura, fluxo de íons, taxas de deposição, frequências, ponto final e regime de operação de pressão são apenas algumas das considerações. A flexibilidade também é uma qualidade do sistema que permite planejar o futuro. Nas mudanças de prioridades de P&D, é útil ter um sistema que possa lidar com essas mudanças. Acima dessas considerações está o orçamento. Dependendo do tipo de opções de tecnologia, os preços dos sistemas podem variar significativamente.
Relatório de teste para o modelo de revestidor VPI:SD-900M
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Cobertura de Etapas
Como um processo de deposição para cobrir a topografia do substrato é descrito como cobertura de etapas ou capacidade de preenchimento. A cobertura do degrau é medida como a proporção de um filme depositado ao longo das paredes laterais ou do fundo dos recursos para a espessura depositada na área aberta sem recursos. Por exemplo, uma feição que tem 0,1 um de filme depositado ao longo da parede lateral de uma trincheira e tem 0,15 um de filme na área aberta, tem uma cobertura de passo de 67%. O mecanismo de deposição desempenha um papel importante na determinação da cobertura e preenchimento do degrau. Em algumas tecnologias de deposição, como a deposição evaporativa, a pressão de vácuo é muito baixa e os materiais depositados chegam em uma abordagem de linha de visão da fonte de deposição. Em outras tecnologias, a pressão é significativamente maior e, devido às colisões da fase gasosa, o material chega à superfície de todos os ângulos. A temperatura, o perfil do recurso e a proporção afetam a quantidade de cobertura da etapa e a capacidade de preencher um recurso.
Características do filme
As propriedades de um filme dependem da aplicação. Podemos agrupar aproximadamente os requisitos de aplicação em categorias como fotônica, óptica, eletrônica, mecânica ou química e, muitas vezes, os filmes devem atender aos requisitos em mais de uma categoria. Por exemplo, filmes hidrofóbicos como os usados nos produtos da Apple para proteger as superfícies contra danos causados pela umidade (exigência química) também precisam ser transparentes (ópticos). Assim, o primeiro passo para depositar o filme adequado é entender a aplicação e como as propriedades do filme afetam o desempenho final na aplicação. Não é necessário especificar todas as propriedades do filme para todas as aplicações.
Temperatura do processo
As propriedades do filme são fortemente influenciadas pela temperatura do processo. No entanto, o aplicativo pode impor limites na temperatura que pode ser usada. Por exemplo, o interesse recente em eletrônicos flexíveis, que frequentemente utilizam substratos poliméricos, é limitado pelo ponto de fusão ou temperatura de refluxo desses polímeros. Alguns semicondutores compostos são limitados por contatos ôhmicos que se degradam em temperaturas mais altas. As várias tecnologias de deposição operam melhor em faixas de temperatura limitadas.
Produtividade
A produtividade aborda os aspectos de desempenho do sistema, e não os próprios filmes. É aqui que se considera questões como confiabilidade, estabilidade e manutenção. A confiabilidade é medida pelo tempo de atividade produtiva, enquanto a estabilidade é medida pela reprodutibilidade de operação a operação do sistema.
Como os sistemas de deposição estão adicionando material ao sistema fechado, com o tempo pode haver um aumento na contagem de partículas. A sensibilidade da aplicação a partículas como parte da equação para determinar quando as limpezas devem ser feitas. Isso leva à manutenção de um sistema em que é desejável ter o maior tempo possível entre limpezas (MTBC) e o menor tempo possível para o tempo médio de limpeza (MTTC). A limpeza para sistemas de deposição pode ser tão simples quanto uma limpeza de plasma, como encontrada em sistemas PECVD, ou mais complicada, onde as blindagens precisam de limpeza ex situ, como em sistemas de deposição por pulverização catódica. Um ciclo de limpeza rápido e eficiente com uma rápida requalificação pós-limpeza é claramente uma vantagem.
Dano
À medida que os recursos diminuem continuamente, eles geralmente se tornam mais sensíveis aos danos do processo. Cada tecnologia de deposição tem o potencial de induzir danos ao material que está sendo depositado. No entanto, danos não são um tópico simples. Compreender e medir o dano pode ser bastante desafiador, pois os mecanismos de dano podem ser complexos e o dano em si, muito sutil. Os danos podem ser causados por bombardeio de íons, contaminação ou radiação ultravioleta e pode haver múltiplas fontes de danos ao mesmo tempo. Freqüentemente, o requisito é "sem danos", mas pouco se pensa em como os danos podem ser observados sem a longa tarefa de fazer um dispositivo completo e não introduzir outros artefatos. É importante entender as restrições de seu equipamento e seus materiais. Entre em contato com a VPI hoje para marcar uma reunião para discutir suas necessidades.
Vamos dar uma olhada no relatório de teste para o revestidor Modelo SD-900M da VPI para saber mais sobre a uniformidade de deposição de espessura.
