在镀膜工艺中,很多时候需要计算镀膜速率。英国Gencoa公司基于多年的数据积累,开发了一款用于溅射速率计算的工具,该工具使用起来非常方便简单。不论是设备设计阶段还是后期工艺开发调试阶段,使用该工具都能提供很大的帮助。该工具包含一个常用溅射材料的数据库,内含主要的金属、化合物和合金材料。
Gencoa公司已将该工具Gencoa Rate Calculation免费提供给用户使用,用户可以在线使用该工具进行溅射速率的计算。该工具可以计算所有溅射工艺和几何形状的镀膜速率,无论是平面或旋转靶,静态或连续镀膜,单质、化合物或反应溅射镀膜都可以使用。
Gencoa Rate Calculation在线网址为:https://www.gencoa.com/customers/apps/sputtercalc/index.php
Gencoa Rate Calculation的操作页面如下所示:

操作步骤:
1.输入靶材尺寸信息(屏幕左上方)
l 选择磁场形状类型(Magnetics):平面矩形磁场(Rectangular)、平面圆形磁场(Circular)或旋转磁场(Rotatable),不同的类型有不同的计算程序
l 输入靶材宽度(Target Width)、长度(Target Length)及厚度(Target Thickness),单位为cm及mm
操作页面如下所示:

举例:我们选择比较常见的Cu靶,使用平面靶,尺寸为125x1000mm的,厚度为10mm。输入后点击一下页面其它地方,会出来如下页面:

2.输入靶材材料信息(屏幕左方中部)
l 选择左上方材料1(Material 1)
l 选择材料类型(Material Type),包括单质纯材料(Pure)、化合物(Compound)及反应溅射(Reactive)可供选择
l 选择材料种类(Material Name),可以直接从材料种类的下拉菜单中选择。选择之后,相对沉积速率(Relative Sputter Rate)会自动显示出来(Cu为1)
l 在功率值(Power Value)下方选择功率密度(Power Density),然后输入功率密度值。并且注意选择电源类型(Power Type),其中DC包含MF和Pulsed DC。一般来说,功率密度值主要取决于靶材材料种类,一些导热性能好的金属可以达到20-30W/cm2,而一些陶瓷只能承受5W/cm2,并且也需要考虑阴极的承受能力
l 在功率值(Power Value)下方,除了功率密度(Power Density)外,也可通过指定总功率(Total Power)来指定使用的功率大小
操作页面如下所示:
举例:我们输入刚才Cu靶的信息,使用直流电源,功率密度按照比较低的10W/cm2来计算,会出来如下页面:

3.输入基板信息(屏幕左方下角)
l 输入靶基距的数值(Target to Substrate Distance),单位为cm
l 输入基板运动速度(Substrate speed),单位为cm/min
l 输入阴极前方基板一次通过数量,一般为1
l 选择基板通过方向:通过靶宽方向或者通过靶长方向
操作页面如下所示:

举例:继续刚才Cu靶的信息,靶基距我们选择9cm,设定基板运动的速度为100cm/min,基板一次通过数量为1,通过的方向为靶宽方向,会出来如下页面:
4.镀膜厚度信息(屏幕左方下角)
这一项我们不用填写,因为我们只是计算一种材料的镀膜速率,所以直接留空白即可。如下所示:

输入以上信息后,软件会自动地计算出镀膜速率。该结果会显示在屏幕右上方,有3种不同颜色的条文框。
ü 红色显示的是最差的情况(high pressure & intrusive shielding)
ü 橙色显示的是平均值(standard conditions)
ü 绿色显示的是最好的情况(lower pressure, gas injected)
显示结果如下所示:

上述计算的数据有好几种,可根据需要选取,有大约的静态镀膜速率(Static Coating Rate,nm/min),有镀膜厚度(nm,按照1个阴极计算),也有动态镀膜速率(Dynamic Coating Rate,nm·m/min)
另外,在屏幕右方中部及下角处,有靶材利用率(Target Use)和靶材使用寿命(Target Lifetime)的数据。靶材利用
率是根据Gencoa的不同磁场设计给定的标准数据,包含标准磁场(Standard Magnetics)、高利用率磁场(High Yield
Magnetics)、平面移动磁场(FFE Magnetics)及旋转磁场(Rotatable Magnetics)。显示的数据如下:

以上的溅射速率数据以及靶材使用率数据都是基于Gencoa的阴极来计算的,大家可以根据实际需要来使用。
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