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In-situ Ellipsometrie und Plasmadiagnostik zur Effizienzsteigerung der Abscheidung optischer Funktionsschichten durch reaktives Magnetron-Sputtern

 

3. Industriefachtagung Oberflächen- und Wärmebehandlungstechnik 1999. Tagungsmaterial
Chemnitz, 1999
S.16/1-16/5
Industriefachtagung Oberflächen- und Wärmebehandlungstechnik (OWT) <3, 1999, Chemnitz>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IST ()
Glas; optische Eigenschaft; nanotechnology; Oberflächeneigenschaften; ellipsometry

Abstract
Das in den 90er Jahren entwickelte Verfahren des Mittelfrequenz-Sputterns (z. B. TwinMag von Leybold) weist eine Reihe von Vorteilen gegenüber der konventionellen DC-Technik auf. Neben der minimierten Arcingproblematik auch bei hochisolierenden Materialien wie SiO2 und Si3N4 werden sehr gute Schichteigenschaften wie geringe Oberflächenrauhigkeit, hohe Dichte und hoher Brechungsindex (TiO2) erzielt. Um den Prozess jedoch im Hochratebereich ('transition mode') mit einer mehrfach höheren Rate bei der gewünschten Stöchiometrie stabil zu betreiben, muss der Arbeitspunkt auf der Hysterese durch einen geeigneten Regelkreis dynamisch kontrolliert und stabilisiert werden. Im Rahmen des vorliegenden Artikels wird über den Einsatz der spektroskopischen Ellipsometrie sowie anderer Plasmadiagnoseverfahren zur in-situ Monitorierung der Schichteigenschaften und der Kontrolle und Regelung des reaktiven Magnetron-Sputterprozesses berichtet. Die durchgeführten Untersuchungen im Labor und auch direkt in der Produktion zeigen, dass die spektroskopische Ellipsometrie ein Messverfahren ist, mit dem optische Funktionsschichtsysteme mit einer Dickenauflösung im Sub-nm-Bereich auch unter Industriebedingungen in-situ analysiert werden können. Zusammen mit Verfahren zur Kurzzeitstabilisierung des Plasmas, z. B. mit Hilfe von Partialdruckmessungen unter Verwendung einer Lambda-Sonde läßt sich ein Regelsystem aufbauen, mit dem der Anwender in der Lage ist, reaktive Hochrate-Magnetron-Sputterprozesse zu stabilisieren und zu kontrollieren.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-562.html