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 Zdroj: Jan Valter, HVM Plasma s.r.o. Magnetronové naprašování  princip metody - substráty Zdroj: Jan Valter, HVM Plasma s.r.o. Magnetronové naprašování  princip metody - target Zdroj: Jan Valter, HVM Plasma s.r.o. Magnetronové naprašování  princip metody Zdroj: S.Berg 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 Rychlostrůstu(au) Průtok N2 (sccm) 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 4 Hysteresis region Magnetronové naprašování  princip metody výboj v plazmatu Magnetronové naprašování  Process monitoring (OES) foton výboj v plazmatu Magnetronové naprašování  Process monitoring (OES) výboj v plazmatu Magnetronové naprašování  Process monitoring (OES) hranol – rozklad světla výboj v plazmatu 300 400 500 600 700 800 Relativníintensita Vlnová délka [nm] OES-TiAl/Ar Spectrum analyzer Magnetronové naprašování  Process monitoring (OES) ??? 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 Relativeintensty N2 flow Ar „otrávení“ „odtrávení“ Magnetronové naprašování  OES – Target poisoning 20 70 120 170 220 Relativeintensty N2 flow N2+ Ar Magnetronové naprašování  OES – Target poisoning 20 70 120 170 220 Relativeintensty N2 flow N2+ Ar N2/Ar Magnetronové naprašování  OES – Target poisoning 20 70 120 170 220 Relativeintensty N2 flow N2/Ar tlak Magnetronové naprašování  OES – Target poisoning Magnetronové naprašování  Algoritmus regulace Magnetronové naprašování  Algoritmus regulace metallic unstable stable Magnetronové naprašování  Algoritmus regulace Total Process Pressure (regulated) N2Flow Metallic Stable Unstable Magnetronové naprašování  Algoritmus regulace Time Pressure set N2 flow Patent presents algorithm how to find this ”optimal process pressure” Magnetronové naprašování  Algoritmus regulace Myšlenka Simulace MP (FEMM) Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Myšlenka Simulace MP (FEMM) Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Myšlenka Simulace MP (FEMM) Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Myšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Myšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Návrh Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Myšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Návrh Výroba - subdodavatel Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Myšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Návrh Výroba Prototyp Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Prototyp Experiment Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katodyMyšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Návrh Výroba Prototyp Experiment Parametry vrstvy -> laboratoř Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katodyMyšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Návrh Výroba Prototyp Experiment Parametry vrstvy -> laboratoř Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katodyMyšlenka Simulace MP (FEMM) Konzultace s konstruktérem Návrh Výroba Magnetronové naprašování  vývoj magnetického pole katody Počítačová simulace procesu  data z depozic  popis algoritmu  postprocessing  praktické využití ~ druh katody ~ proud oblouku ~ proud do cívky Počítačová simulace procesu 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 Relativedepositionrate-(um/hod) 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 1. pohyb – rotace (~1O) Počítačová simulace procesu Popis algoritmu = random (0, 2 ) 1. pohyb – rotace (~1O) 2. Monte Carlo – depozice Počítačová simulace procesu Popis algoritmu = random (0, ) 1. pohyb – rotace (~1O) 2. Monte Carlo – depozice Počítačová simulace procesu Popis algoritmu = random (0, ) = random (0, ) 1. pohyb – rotace (~1O) 2. Monte Carlo – depozice Počítačová simulace procesu Popis algoritmu jednohodinový proces 1 hodina simulace (3GHz IntelCore2Duo) 1. pohyb – rotace (~1O) 2. Monte Carlo – depozice Počítačová simulace procesu Popis algoritmu Počítačová simulace procesu  Postprocessing vodorovný řez Počítačová simulace procesu  Postprocessing 400mm svislý řez Počítačová simulace procesu  Postprocessing 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