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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃國瑋
研究生(外文):Huang Kuo-Wei
論文名稱:全波段動態寬光譜掃描薄膜厚度監控-模擬大面積射頻磁控濺鍍TiN、Si薄膜之均勻性研究
論文名稱(外文):Dynamically Monitoring the Thickness of Film using Wideband Optical Monitoring –The Preliminary Simulation of Uniformity of Large-Area TiN and Si Thin Film Deposited by RF Magnetron Sputtering
指導教授:凌國基凌國基引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:輔仁大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:全波段動態薄膜厚度監控磁控濺鍍寬光譜掃描氮化鈦均勻度
外文關鍵詞:Dynamic Film Thickness MonitoringRF Magnetron SputteringWideband Optical MonitoringTiNSiUniformity
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光學薄膜其光學特性對厚度的變化很敏感,因此,在製鍍大面積的薄膜時,由於膜厚分佈不均,將使得可用面積變得很有限。
本論文在射頻磁控濺鍍系統上建立全波段的光學監控系統,避免單波長監控在極值點厚度變化對穿透率變化不靈敏而造成厚度誤差。並配合動態寬光譜掃描薄膜厚度監控的方法鍍製TiN及Si薄膜,探討在使用動態寬光譜掃描薄膜厚度監控的均勻度狀況。
實驗結果證明此寬光譜掃描監控系統配合動態膜層厚度監控的方法,可得到相當不錯的均勻度。
Since the uniform of thickness is different in every position on the thin film, useful area maybe small in a large area thin film application.

The main subject in this study is to construct an optical monitoring system in magnetron sputtering system. Using Wideband Optical Monitoring as the monitoring method, we decrease the thickness errors at modified ceased point. Moreover, we cooperate dynamic film thickness control device to coat TiN and Si thin film and discuss the uniform.

The experiments proof that, we got success in using this monitoring method to control the thickness and coating uniform film.
目錄
摘要 …………………………………………………………………….. I
Abstract ……………………………………………………………….. II
誌謝 ……………………………………………………………………III
目錄 …………………………………………………………………... IV
圖目錄 ……………………………………………………………… VIII
表目錄 ……………………………………………………………….. XII
第一章  緒論 …….…………….……………………….................... 1
第二章   實驗原理 …………...…………………..………................. 2
2.1 薄膜基本理論 …………………………….…….......................... 2
  2.1.1單層膜的透射與反射 ……………………...….…..………... 2
2.1.2非相干性之反射與透射 ……………….……...…..………... 6
2.2膜厚分佈基本原理及應用 ………….……………...…………… 8
2.3薄膜厚度監控法 ………………………..………….................... 17
2.3.1 石英監控法 ……………………….………………...….... 17
2.3.2 計時監控法 ……………………….……….…………….. 18
2.3.3 目視監控法 …….…………………..……………………. 18
2.3.4 極値監控法 …………………………...…….…………… 19
2.3.5 雙色監控法 ……………………………..……………….. 20
2.3.6 動態薄膜厚度監控法 ……………………………….…... 20
2.3.7 寬光譜掃描 …………………………………...…………. 26
2.3.8 數值方法 ……………..………………………..………… 28
2.4濺鍍原理 …………………………………………….…………. 30
2.4.1直流濺鍍 ………………………………………..…………. 30
2.4.2射頻濺鍍 ………………………………………...………… 32
2.4.3磁控濺鍍 …………………………………………...……… 33
2.4.4濺鍍相關影響因素 ………………………………….…….. 34
2.4.4.1濺射率隨時間而改變 ……………………...…………. 34
  2.4.4.2放電氣體的影響 …………….………………………... 37
  2.4.4.3陰極的冷卻 ……...…………………………...……….. 38
  2.4.4.4陰極遮板的位置 .…………………………….……….. 40
2.5反應濺鍍原理 ……………...……………………...…………… 42
2.5.1活化陰極 …………………..……….……………………… 42
2.5.2剩餘氣體對濺射膜層成分的影響 ………………….…….. 44
2.6二氧化鈦 …………………...…………………………...……… 45
2.7氮化鈦 ……………………...……………………………..….… 45
第三章 實驗設備與量測儀器 ……………………...………...…….. 47
3.1 實驗設備 ……………………………………………...……….. 47
3.1.1射頻磁控濺渡系統 …………………..………………...….. 47
3.1.2光學監控系統 …………………………………….……….. 49
3.1.3二維傳動系統 ……………………………………….…….. 50
3.2 量測儀器 …………………………………………...………….. 53
  3.2.1 Varian Cary 5E光譜儀 ..................................................... 53
  3.2.2橢圓偏振儀 ........................................................................... 56
第四章 實驗結果與討論 .................................................................... 60
4.1實驗參數測試 .................................................................................. 60
  4.1.1膜厚分佈測試 ....................................................................... 60
  4.1.2遮板修正測試 ....................................................................... 64
4.2膜厚監控實驗 .............................................................................. 67
   4.2.1鍍製TiN ............................................................................ 67
4.2.2鍍製Si ................................................................................... 79
4.3最後修正實驗 .................................................................................. 87
  4.3.1遮板修正 ............................................................................... 87
  4.3.2鍍製Si .................................................................................... 89
第五章 結論 ….................................................................................... 91
參考文獻 ………………………………………………………...……. 93
附錄A …………………………………………………………………. 95
Reference:
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