Nahlédnutí pod pokličku vývoje SHM: Magnetronové …hranol – rozklad světla výboj v plazmatu 300 400 500 600 700 800 n ta Vlnová délka [nm] OES-TiAl/Ar Spectrum analyzer

Magnetronové naprašování

Počítačová simulace procesu

Nahlédnutí pod pokličku vývoje SHM:

Magnetronové naprašování

princip metody

vývoj technologie

Zdroj: Jan Valter, HVM Plasma s.r.o.

Magnetronové naprašování princip metody


Magnetronové naprašování princip metody - substráty


Magnetronové naprašování princip metody - target



Zdroj: S.Berg

1

0.2

0.4

0.6

0.8

1 2 3 4

Ry

ch

los

t rů

stu

(a

u)

Průtok N2 (sccm)

1

0.2

0.4

0.6

0.8

1 2 3 4

Hysteresis region


výboj v plazmatu

Magnetronové naprašování Process monitoring (OES)

foton

výboj v plazmatu


výboj v plazmatu


hranol – rozklad světla

výboj v plazmatu

300 400 500 600 700 800

Re

lati

vní i

nte

nsi

ta

Vlnová délka [nm]

OES-TiAl/Ar

Spectrum analyzer


???

Z. Navrátil, D. Trunec, R. Šmíd and L. Lazar (2006). A software for optical emission spectroscopy - problem formulation and application to plasma diagnostics. Czechoslovak Journal of Physics 56, Suppl. B, B944-951. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10582-006-0308-y

Magnetronové naprašování OES – Spectrum Analyzer (freeware!)

20 70 120 170 220

Re

lati

ve in

ten

sty

N2 flow

Ar

„otrávení“

„odtrávení“

Magnetronové naprašování OES – Target poisoning

20 70 120 170 220

Re

lati

ve in

ten

sty

N2 flow

N2+

Ar


20 70 120 170 220

Re

lati

ve in

ten

sty

N2 flow

N2+

Ar

N2/Ar


20 70 120 170 220

Re

lati

ve in

ten

sty

N2 flow

N2/Ar

tlak


Magnetronové naprašování Algoritmus regulace


metallic

unstable

stable


Total Process Pressure (regulated)

N2

Flo

w

Metallic Stable Unstable


Time

Pressure set

N2 flow

Patent presents algorithm how to find this ”optimal process pressure”


Myšlenka

Simulace MP (FEMM)

Magnetronové naprašování vývoj magnetického pole katody

Myšlenka

Simulace MP (FEMM)


Myšlenka

Simulace MP (FEMM)


Myšlenka

Simulace MP (FEMM)

Konzultace s konstruktérem


Myšlenka

Simulace MP (FEMM)


Návrh


Myšlenka

Simulace MP (FEMM)


Návrh

Výroba - subdodavatel


Myšlenka

Simulace MP (FEMM)


Návrh

Výroba

Prototyp


Prototyp

Experiment

Magnetronové naprašování vývoj magnetického pole katody Myšlenka

Simulace MP (FEMM)


Návrh

Výroba

Prototyp

Experiment

Parametry vrstvy -> laboratoř


Simulace MP (FEMM)


Návrh

Výroba

Prototyp

Experiment

Parametry vrstvy -> laboratoř


Simulace MP (FEMM)


Návrh

Výroba



data z depozic

popis algoritmu

postprocessing

praktické využití

~ druh katody ~ proud oblouku ~ proud do cívky


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 50 100 150 200 250

Rel

ativ

e d

ep

osi

tio

n r

ate

- (u

m/h

od

)

Iarc (A)

Deposition rate TiN vs Iarc

Imac = -3A

I mac = 0 A

Imac = 3A

y=-0,183 + 0,00535 x Iarc - 0,00332 x Imac + 0,00026 x Iarc x Imac

Počítačová simulace procesu Data z depozic

1. pohyb – rotace (~1O)

Počítačová simulace procesu Popis algoritmu

h = random (min, hmax)

(~10 000x) 1. pohyb – rotace (~1O)

2. Monte Carlo – depozice



= random (0, 2 )




= random (0, )




= random (0, )

= random (0, )




jednohodinový proces 1 hodina simulace (3GHz IntelCore2Duo)




Počítačová simulace procesu Postprocessing

vodorovný řez


400 m

m

svislý řez


vodorovný řez

Počítačová simulace procesu Praktické využití – různá naložení

Vzdálenost

=

10mm

Vzdálenost

=

20mm

Bez krytů-> Vzdálenost = ∞

Tloušťka vrstvy na konci nástroje

= 4,1 nm

Tloušťka vrstvy na konci nástroje = 4,4 nm

Tloušťka vrstvy na konci nástroje = 5,0 nm

Délka nástroje = 100mm Délka nástroje = 100mm Délka nástroje = 100mm

*100 mm

*100 mm

Nerovnoměrná

distribuce po obvodu

x

Tvorba „multivrstev“

x

Počítačová simulace procesu Praktické využití – nevhodné převodové poměry

Děkujeme za pozornost

Documents

Nahlédnutí pod pokličku vývoje SHM: Magnetronové …hranol – rozklad světla výboj v plazmatu 300 400 500 600 700 800 n ta Vlnová délka [nm] OES-TiAl/Ar Spectrum analyzer