Search English
FLAT PANEL FOCUS® NEWSLETTER Q2 2008
  |  Contact Advanced Energy |  Email this to a friend |  Print this page |  

Achtung: Wir haben die Herausgabe der nachfolgenden Newsletter temporär suspendiert. Bitte besuchen Sie unsere Referenzen für zusätzliche Informationen oder Themen.

Fokus Flachbildschirm-Rundbrief 2. Quartal 2008

WAHL DER OPTIMALEN STROMVERSORGUNG FÜR IHREN PVD-PROZESS


Die Ausgabe Q2 2008 des Flat Panel Focus® bietet Praxisanleitung für die Wahl der geeigneten Stromversorgung. Sie bietet weiterführende Informationen zu unserem  Sputter Spotlight Newsletter Q1/2007  sowie Rat für bestimmte Targetmaterialien und Schichtzusammensetzungen.

Die Wahl der Stromversorgung ist eine Kunst und Wissenschaft zugleich. Der Entscheidungsprozess für die für Ihre Anwendung ideale Einheit muss eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, darunter Targetmaterial, Verfahrenschemie und Kathodenanordnung. Er muss auch Ihre spezifischen Leistungskriterien hinsichtlich Sputterrate, Schichteigenschaften und noch eine Reihe anderer Faktoren einbeziehen.

Das heißt, dass die Optionen für bestimmte Prozesse bzw. Materialien ziemlich limitiert sind, sodass die Wahl der optimalen Stromversorgung relativ einfach ist. Beispielsweise ist bei Quarz SiO2 HF die einzig realisierbare Option. Ebenso wurden AC-Stromversorgungen speziell für die Realisierung von Doppelkathodenprozessen entwickelt und sind deshalb immer die ideale Wahl für diese Anwendungen. Wechselstrom ermöglicht es der Anode und Kathode, die Rollen zu tauschen, sodass die Anodenoberfläche bei jeder Halbperiode gereinigt wird. Diese periodische Reinigung verhindert das Problem der "verschwindenden Anode", bei dem der elektrisch nicht leitende Film möglicherweise das Substrat und andere Kammerbauteile beschichtet, den Stromfluss blockiert und das Plasma möglicherweise erlischt.


Die Optionen für bestimmte Prozesse bzw. Materialien sind ziemlich limitiert, was die Wahl der optimalen Spannungsversorgung relativ einfach macht. Allerdings gibt es bei bestimmten Materialien, wie beispielsweise SnO2 und SiO2, eine Vielzahl von Möglichkeiten.



Allerdings gibt es bei bestimmten Materialien, wie etwa SnO2 und SiO2, eine Vielzahl von Möglichkeiten hinsichtlich der Wahl der Spannungsversorgung für den Prozess. Bei SiO2 haben Sie die Wahl zwischen gepulsten DC-, AC- und HF-Stromversorgungen. Ihre Entscheidung hängt von Ihren spezifischen Prozessprioritäten ab. Generell liefert gepulster Gleichstrom die besten Werte bei der SiO2-Beschichtung, andererseits kann die Spannungversorgung mit gepulstem Gleichstrom einen weniger stabilen Prozess als bei anderen Methoden der Spannungsversorgung zur Folge haben. Die Methode konfrontiert sie auch mit dem Problem der verschwindenden Anode. Wenn Sie SiO2 mit Wechselstrom aufbringen, verlieren Sie etwas bei der Sputterrate, Sie eliminieren aber das Problem der verschwindenden Anode. Die HF-Stromversorgungen schließlich sind immun gegen das Problem der verschwindenden Anode und sie produzieren die höchste Schichtqualität aller genannten Optionen. Der Hauptnachteil besteht darin, dass HF-Stromversorgungen die niedrigsten Sputerraten liefern. Dennoch kann HF die beste Wahl sein, wenn für Ihre Anwendung beste Filmqualität das Kriterium ist.


Allgemein kann man sagen, je niedriger die Leitfähigkeit des Zielmaterials, desto höher die Frequenz der empfohlenen Stromversorgung für den Prozess. Das heißt, dass bei Prozessen, bei denen hochgradig nicht leitende Zielmaterialien verwendet werden, man wahrscheinlich den größten Erfolg mit hochfrequenter Leistung erzielt, etwa mit HF-Stromversorgungen, wogegen sehr leitfähige Targetmaterialien am häufigsten mit DC- und gepulsten DC-Stromversorgungen gepaart werden.



Wie bereits erwähnt, Sie müssen bei Ihrer Entscheidung die spezifischen Anforderungen hinsichtlich Sputterrate, Schichteigenschaften sowie anderer Faktoren für Ihre Anwendung berücksichtigen. Sie muss auch auf die Kathodenanordnung, (drehbar/planar, einzeln/doppelt), die Verfahrenschemie und das Targetmaterial Rücksicht nehmen. Allgemein kann man sagen, je niedriger die Leitfähigkeit des Zielmaterials, desto höher die Frequenz der empfohlenen Stromversorgung für den Prozess. Das heißt, dass bei Prozessen, bei denen hochgradig nicht leitende Targetmaterialien verwendet werden, man wahrscheinlich den größten Erfolg mit hochfrequenter Leistung erzielt, etwa mit HF-Stromversorgungen, wogegen sehr leitfähige Targetmaterialien am häufigsten mit DC- und gepulsten DC-Stromversorgungen gepaart werden.

Bitte beachten Sie, dass beides, die Leitfähigkeit des abgelagerten Schichtmaterials und die des Targetmaterials bei der Wahl der Spannungsversorgung in Betracht gezogen werden müssen. Normalerweise unterliegen Prozesse, die elektrisch leitende Targetmaterialien verwenden, nicht dem Problem der verschwindenden Anode. Allerdings kann die produzierte Schicht bei bestimmten reaktiven Anwendungen, auch wenn Ihr Targetmaterial elektrisch leitend ist, elektrisch nicht leitend werden, wodurch die Möglichkeit besteht, dass die Anode mit nicht leitendem Material beschichtet wird. In diesem Fall ist vielleicht ein Doppelkathodenprozess mit einer AC-Stromversorgung die beste Option, wenn die Vermeidung des Problems der verschwindenden Anode das wichtigste Kriterium für den Erfolg Ihrer Fertigung darstellt.

Wenn Sie Unterstützung bei der Wahl der geeigneten Stromversorgung für Ihren Prozess benötigen, setzen Sie sich mit uns in Verbindung.


Fragen Sie die FPD-Experten!

Fragen Sie die FPD-Experten!


Haben Sie Schwierigkeiten, Ihren FPD-Prozess profitabler zu machen?

Bruce Fries und Ken Nauman beantworten einige Ihrer schwierigen Fragen. Senden Sie Ihre Frage oder einen Kommentar an FPDapplications@aei.com. Direkt können sich telefonisch (Tel. +1.970.214.6280) oder per E-Mail an Ken Nauman (Ken.Nauman@aei.com) wenden.

  1. Sie schrieben in der Ausgabe Q4 2007 des FP Focus über CEX. Was bedeutet das genau?
  2. Warum verfügen einige AC-Stromversorgungen über die CEX-Funktion und andere nicht?
  3. Meine Stromversorgung verfügt über einen CEX. Wie stelle ich ihn richtig ein?
  4. Meine Stromversorgung erreicht den Einstellwert nicht. Warum geschieht dies, und was kann ich tun?

  1. Sie schrieben in der Ausgabe Q4 2007 des FP Focus über CEX. Was bedeutet das genau?
    Antwort: CEX steht für Common Exciter Oscillator. Der CEX oder Masteroszillator wird verwendet, um mehrere Stromversorgungen miteinander zu verbinden, die ihrerseits mit mehreren Elektroden oder Kathoden in derselben Kammer verbunden sind. Der Einsatz des CEX soll das Plasma effizient stabilisieren und die potenziell schwächende Wirkung des Crosstalks zwischen Elektroden und Kathoden mildern. Diese Art des Crosstalk kann das Zielmaterial beschädigen, zu einem Lichtbogen im Substrat und zur Beschädigung des Substrats führen. Es kann auch sein, dass das Netzteil beschädigt wird. Darüber hinaus kann Crosstalk verhindern, dass der gewünschte Spannungspegel erreicht und somit der Durchsatz verringert wird.

    Bei größeren Substraten, etwa bei denjenigen, die häufig bei der FPD- und Architekturglasherstellung und noch häufiger bei Solarzellen-Anwendungen Anwendung finden, werden mitunter über ein Dutzend Kathoden je Kammer benötigt. Damit die in eine Kammer hineinpassen, muss der Raum zwischen den Kathoden schrumpfen. Wenn engräumige Kathodenanordnungen nicht mit Hilfe einer Funktion wie dem CEX z.B. bei der PEII-Stromversorgung synchronisiert werden, können sie verschiedene Potenziale haben, was zu Störungen untereinander führt. Diese gegenseitige Wechselwirkung nennt man Crosstalk. Und die kann eben zu den oben beschriebenen ernsten Prozess-, Schicht- und Geräteproblemen führen.

    Für Anleitungen für die Verwendung der CEX-Funktion der niederfrequenten PEII-Stromversorgung zur Schaffung einer alternierenden Kathodenanordnung, mit der eine deutlich verbesserte Prozesskontrolle, Schichtqualität und Laufzeit erreicht wird, lesen bitte Sie unsere Anwendungshinweis "Enhanced Plasma Containment for Inline Sputtering Systems".


  2. Warum verfügen einige AC-Stromversorgungen über die CEX-Funktion und andere nicht?
    Antwort: AC-Stromversorgungen besitzen entweder eine feste oder variable Frequenz. Um den CEX zur Synchronisierung mehrerer AC-Stromversorgungen zu nutzen, muss der Ausgang aller Stromversorgungen dieselbe Frequenz haben. Darum ist es logisch, CEX zur Synchronisierung von AC-Stromversorgungen mit fester Frequenz, wie beispielsweise dem AE PEII zu nutzen. Der Ausgang von Stromversorgungen mit variablen Frequenzen, wie beispielsweise der Crystal®-Stromversorgung von AE, ist von der Lastimpedanz abhängig, die wiederum von den Prozessbedingungen abhängig ist. Das heißt, dass vermutlich jede Stromversorgung seine eigene Frequenz aufgrund der eigenen Lastimpedanz produziert. Aus diesem Grund ist es naturgemäß unmöglich, mehrere Stromversorgungen mit variabler Frequenz per CEX-Funktion oder andere Phasensynchronisationsfunktionen zu synchronisieren.

    Beachten Sie aber, dass die Vorteile des CEX nicht auf Prozesse mit Festfrequenz-AC-Stromversorgungen begrenzt sind. Pinnacle® Plus+ (gepulste DC-Stromversorgung) und Pulsar® sowie Sparc-le® V (DC-Pulsing Accessories) verfügen über einen CEX zur Synchronsierung des Ausgangs mehrerer gepulster DC-Einheiten. Das liefert die gleichen Vorteile bei Plasmaeinschluss und Crosstalk-Dämpfung für die gepulste DC-Spannungsversorgung wie für die oben beschriebenen AC-Spannungsversorgung. CEX gibt es auch für bestimmte AE HF-Stromversorgungen.


  3. Meine Stromversorgung verfügt über einen CEX. Wie stelle ich ihn richtig ein?
    Antwort: Die Einstellung des CEX erfordert einfache Verbindungen vom CEX/Drive Out Ausgang einer Einheit zum CEX/Drive In Anschluss einer anderen, wie in der Abbildung unten gezeigt. Bitte beachten Sie, dass es auch erforderlich ist, CEX-Terminierungsstecker in den CEX/Drive Out Anschlussstecker der letzten Einheit zu stecken.

    Die folgende Abbildung zeigt die Rückseiten mehrerer korrekt verbundener PEII-Stromversorgungen in der CEX-Anordnung. Weitere Informationen finden Sie in der Bedienungsanleitung Ihrer Stromversorgung. Oder setzen Sie sich mit uns in Verbindung, gerne beantworten wir Fragen zur CEX-Einrichtung für Ihr spezifisches System. Weitere Informationen zu den Vorteilen des CEX und der Einrichtung finden Sie in unserem Anwendungshinweis "Enhanced Plasma Containment for Inline Sputtering Systems".

    Abbildung 1. Korrekte CEX-Einrichtung für die angeschlossenen PEII-Netzteile
    Abbildung 1. Korrekte CEX-Einrichtung für die angeschlossenen PEII-Stromversorgungen


  4. Meine Stromversorgung erreicht den Einstellwert nicht. Warum geschieht dies, und was kann ich tun?
    Antwort: In einem Verbundsystem löst eine zu niedrige Leistung einen Alarm aus, aber in einer Laborumgebung verursacht dies lediglich eine Abnahme der Schichtdicke. Hinsichtlich der Ursache Ihrer Leistungsprobleme gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Zum einen kann es sein, dass Ihre Stromversorgung einfach nicht die Leistung bringen kann, die Sie brauchen, weil Strom oder Spannung aufgrund einer Impedanzfehlanpassung an ihre Grenze kommen. Hier ist die Lösung, eine geeignete Stromversorgung für Ihre Anforderungen zu finden. Zur Minimierung des Problems verfügen AE-Stromversorgungen über extrem breite Impedanzbereiche. Zudem werden einige Stromversorgungen mit spezifischen Impedanzkonfigurationen zur Erfüllung besonderer Anforderungen angeboten, wie beispielsweise die Pinnacle® Plus Stromversorgung (DC-/gepulste DC-Stromversorgung), die in High-Z und Low-Z Konfiguration erhältlich ist.

    Eine andere Möglichkeit ist, dass die Arc-Rate zu groß ist. Um einen Arc zu löschen, schaltet die Stromversorgung für sehr kurze Zeit ab und anschließend wieder an. Gewöhnlich kehrt der Ausgang nach dem Wiederanschalten auf den Einstellwert zurück. Allerdings kann es sein, dass die Stromversorgung aufgrund der vielen Arcs so häufig abschaltet, dass der tatsächlich gelieferte Leistungswert unter den Einstellwert fällt. In diesem Fall besteht die Lösung darin, die Arc-Parameter zu prüfen und sich zu vergewissern, dass diese für Ihren Prozess korrekt eingestellt sind. Prüfen Sie auch Ihre Prozessparameter. Beobachten Sie weiterhin Ihre Prozessparameter und setzen Sie sich mit Ken in Verbindung, wenn Sie weitere Hilfe benötigen.