PVD真空设备介绍
PVD基础介绍
磁控溅射镀模型
下图为Sputter溅镀模型（类似打台球模型）：
图一 Sputter溅镀模型
图中的母球代表被电离后的气体分子，而 红色各球则代表将被溅射的靶材 （AL，AZO等）
图二则代表溅镀后被溅射出的原子、分子等的运动情形；即当被加速的离子与
表面撞击后，通过能量与动量转移过程（如图三），低能离子碰撞靶时，不能从固体 表面直接溅射出原子，而是把动量转移给被碰撞的原子，引起晶格点阵上原子的链锁
第四部分：点检及保养
日常点检（4h/次）
1、在工艺自动时，记录“靶室真空度” 2、空跑白玻后，靶高功率溅射时，记录“低速”、“靶电压”、“靶电流”、 “靶功率”、“氩气流量”、“靶消耗”、“累计芯片数”
3、出料时，用万用表测量芯片半成品膜面电阻，测量点在电流边中间位置，点 间距大于1200mm。SPL1800PVD产线有专门的测电阻装置，无需人工测量。
第三部分：操作规范
一、开机规范
1、开启前，检查水电气是否正常供应
2、开启分子泵及腔室循环水，先逆时针打开总回水阀， 然后逆时针打开总进水阀，调节进水压力值为0.250.3MPa左右，然后用同样方法开启靶子循环水路，压力 值同分子泵一样；
3、开启压缩空气总进气阀，通过二联件上的空气压力调 节器设定进气压力为0.55MPa左右，开启氩气进气阀， 设定压力值为3Bar左右 ； 4、打开电控柜总电源开关，开启控制电脑，打开控制软 件，进入控制界面；
铝膜，导电率仅次于 银和铜，反射可见光 和紫外光；
掺铝氧化锌膜， 可见光透射率高，红 外光反射率高，电阻 率低，是一种透明导 电材料。 （如掺2%wt氧化 铝的AZO对可见光区平 均透过率86% ，红外 反射率大于80% ）
3、控制系统（让PVD实现自动化控制） • 控制系统是整个装置的灵魂，控制整个系统的工作， 包括软件操作系统、数据采集系统、数据分析系统和 执行传输系统等组成 • 数据收集系统：片位、流量（水气）、真空压力、电 机转速、阀位、
半导体pvd设备原理 -回复
半导体pvd设备原理-回复半导体PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）设备是一种常用于半导体制造过程中的薄膜沉积技术。
它通过在真空环境下将固态材料加热到蒸发温度，使其转变为气体形式，并将气体沉积到待处理衬底上。
本文将详细介绍半导体PVD设备的原理，并由浅入深地解释其每个步骤。
一、准备工作在进行半导体PVD之前，需要准备以下材料和设备：衬底，目标材料，真空室，加热系统，蒸发源和基底旋转机构等。
衬底是用来沉积薄膜的基础材料，目标材料则是待沉积的材料。
二、真空环境的建立在进行半导体PVD之前，首先需要将真空室内的空气抽取出来，建立真空环境。
这是为了避免杂质对薄膜质量和沉积过程的干扰。
真空室中的空气通过真空泵抽取，然后通过抽气管道排出。
三、加热蒸发源接下来，需要将目标材料的蒸发源加热到足够的温度，使其转变为气体形式。
通常使用电阻加热或电子束加热的方式来加热目标材料。
四、形成薄膜一旦目标材料被加热到蒸发温度，其原子或分子将转变为气体形式，并扩散到真空室内。
这些气体原子或分子会在衬底表面沉积，并逐渐形成一层薄膜。
薄膜的厚度可以通过控制沉积时间来控制。
五、旋转衬底为了均匀地沉积薄膜，需要将衬底进行旋转。
旋转衬底可以使气体原子或分子在沉积过程中均匀地分布在衬底表面上，从而形成均匀的薄膜。
六、薄膜的控制除了沉积时间之外，还可以通过调节其他参数来控制薄膜的厚度和性质。
例如，可以调节加热源温度、衬底旋转速度、沉积速率等参数来控制薄膜的成分、晶体结构和厚度。
七、监测和测量在半导体PVD过程中，需要对沉积过程进行监测和测量，以确保薄膜的质量和性能。
常用的监测和测量技术包括压力传感器、沉积速率监测、膜厚测量、成分分析等。
总结：半导体PVD设备通过将固态材料加热到蒸发温度，使其转变为气体形式，并将其沉积到待处理衬底上，从而形成薄膜。
整个过程需要建立真空环境、加热蒸发源、形成薄膜、旋转衬底等步骤。
pvd真空镀膜设备极限真空度
pvd真空镀膜设备极限真空度pvd真空镀膜设备是一种应用于表面处理技术的设备，广泛应用于电子、光学、机械和化工等领域。
其主要作用是通过在物体表面形成均匀、致密、具有特殊功能的薄膜层，从而改变物体的表面性质和增强其功能。
在pvd真空镀膜设备中，极限真空度是一个重要的参数。
极限真空度是指在真空系统中，除去非凝结气体和可蒸发气体后所能达到的最低压力。
在pvd镀膜过程中，极限真空度的高低直接影响到薄膜层的质量和性能。
pvd真空镀膜设备通常由真空室、真空系统、电源系统和控制系统等组成。
在真空室内，通过泵将空气抽出，形成高真空环境。
而极限真空度的高低则取决于真空系统的设计和泵的性能。
在pvd真空镀膜设备中，常用的真空泵有机械泵、油封泵、分子泵和离子泵等。
这些泵的原理和性能各不相同，对极限真空度的影响也不同。
例如，机械泵可将气体抽出，但其极限真空度较低；而分子泵则通过将气体分子加速排出，能够达到较高的极限真空度。
除了泵的性能，真空系统的设计也对极限真空度有着重要影响。
合理的真空系统设计能够最大限度地减少气体泄漏和污染，提高系统的抽气速度和极限真空度。
例如，采用合适的密封材料、增加泵的数量和布局、设置适当的阀门和管道等都可以提高真空系统的性能。
在pvd真空镀膜设备中，极限真空度的要求因不同的应用而有所不同。
例如，在光学领域，由于光学薄膜的制备对极限真空度有较高的要求，因此通常需要达到较高的极限真空度，以确保薄膜的质量和性能。
实际上，达到完全真空是不可能的，因为空间中总会存在微量的气体。
因此，极限真空度是通过测量一定时间内真空系统内的气体压力来确定的，通常以帕斯卡（Pa）为单位。
一般来说，pvd真空镀膜设备的极限真空度可以达到10^-6 Pa或更高。
在实际操作中，为了达到较高的极限真空度，还需要注意以下几个方面。
首先，要对真空系统进行充分净化和除尘处理，以防止杂质和污染物对真空泵和真空室的损坏。
其次，要合理选择和使用泵，根据不同的需求选择适当的泵组合，以提高抽气速度和减少泵的负荷。
pvd设备及工艺简介
脉冲激光沉积设备及工艺流程
• 高功率脉冲激光器：脉冲激光沉积设备中最重要的部分是高 功率脉冲激光器，用于产生高能脉冲激光。
• 靶材：靶材是放置在真空室中的，由要沉积的材料制成。 • 基板：基板是放置在真空室中的，用于接收激光束照射靶材
高精度控制
pvd技术对工艺参数的控制要求较高，如真空度、温度、电流等，需要精确控制这些参数 以确保薄膜的质量和稳定性。
薄膜性能的改善
尽管pvd技术在制备薄膜方面具有很多优点，但仍然需要不断提高薄膜的性能和稳定性， 以满足不同领域的应用需求。
设备成本与维护
pvd设备的前期投入和后期维护成本较高，成为制约其广泛应用的一个因素。需要降低设 备成本并提高设备的可靠性和稳定性，以推广pvd技术的应用范围。
作和维护。
适用范围有限
03
PVD技术对于一些特殊材料和复杂形状的制品加工有
一定的难度和限制。
06 pvd技术的发展 趋势与挑战
pvd技术的发展趋势
01 02
向高效节能方向发展
随着环保要求的提高，pvd设备正朝着更加节能、环保、高效的方向发 展，如采用新型电源技术、优化真空系统和控制系统等，以提高设备运 行效率和降低能源消耗。
，提高其性能和稳定性。
光学制造
PVD技术可用于制造高透光 率、高反射率的薄膜，如太阳
能电池、光学镜片等。
其他领域
PVD技术还可应用于航空航 天、汽车制造、医疗器械等领
域。
pvd技术的发展趋势
多元化应用
随着科技的不断进步，PVD技术的应用领域越来越广泛，未来将会有更多领域应用PVD技术。
高性能材料
pvd真空等离子电镀
pvd真空等离子电镀好嘞，今天给大家聊一聊什么叫PVD真空等离子电镀。
别担心，听上去很高大上，其实一点也不复杂，咱们从头到尾通俗易懂的聊一聊，大家一定能听明白。
要是有点晕，放心，咱们慢慢来，轻松一点就能搞懂。
什么是PVD？这其实是“物理气相沉积”这四个字的缩写，听名字就有点意思对吧？你可以把它想象成是把金属薄薄的一层“喷”到另一种材料的表面。
怎么喷呢？通过真空环境，这样能保证过程中的各种杂质不干扰咱们的操作，完美保留原材料的特性。
是不是很像给手机贴膜那种感觉？只是咱们的“膜”是金属、合金啥的，这样东西就能看起来更闪亮、耐用，而且根本不容易被刮花。
想象一下，你的车子、手机，甚至一些厨具、医疗器械，也可能就用到了这种技术，让它们看起来既有高级感，又不容易磨损。
大家也许会想，“这真空等离子电镀到底能带来啥好处呢？”嗯，问题问得好。
真空电镀最大的好处，就是可以大大增强表面材料的硬度和耐磨性。
比如说，普通的金属表面可能不经用，稍微一碰就留个痕。
可用上PVD技术后，那表面就像穿上了坚不可摧的铠甲。
耐磨性提高了，抗腐蚀性也更强。
说白了，不管是高温、湿气、酸碱，PVD涂层都能有效抵挡。
这一手操作，简直让你想打个“火箭般”的钩子，衣服永远保持干净，玩儿得开心又不怕磕碰。
除此之外，PVD技术还有一个超级厉害的地方，就是它的环保性。
很多传统的电镀工艺，比如那种电解镀金、镀银啥的，不仅费时费力，还会产生不少的有害物质，污染环境。
可PVD不一样，它是在真空中操作的，基本不会产生废气废水，整个过程既节能又环保，可以说是现代工艺里的“绿色先锋”了。
用它做出来的产品，不仅质量好，而且还能省去很多麻烦，真是一次性解决问题。
但说到这里，不得不提，PVD电镀这项技术其实也有点“挑剔”。
它对设备的要求特别高，你想想它是在真空环境下工作，这就需要高精密的设备来支撑。
操作过程中对于温度、气压、气体成分等控制都得非常精准。
要是操作失误，搞不好涂层的质量就会大打折扣。
PVD工艺及设备简介
PVD工艺及设备简介2010/4/2/09:01 来源：《涂装指南》慧聪表面处理网：如今很多的塑料零件都穿上了漂亮的金属外衣，而实现这种功能的方法就是物理气相沉积金属化工艺，简称PVD。
简而言之，就是在真空室内，向塑料或金属基材表面喷涂一层特别薄的金属。
该金属层厚度仅有几个分子厚，测量单位是纳米。
基材通常是硅橡胶、热塑性弹性体TPE或热塑性塑料。
随着技术的发展，这项工艺能在较低的温底下，用很短时间完成。
PVD层一般沉积在基层表面，基层的作用是遮盖零件表面缺陷。
在汽车行业，塑料制品应用PVD法最常见的实例是灯光反射器。
如果反射器表面有缺陷会直接影响光线反射，因此为了在零件表面形成平整而光滑的表面来反射光线，就应用PVD技术来消除塑料件成型时出现的加工痕迹。
当然，对于一些家用把手来说，不使用基层是为了有意在制品表面形成图案。
一般来讲，为了保护零件外观质量，制造商还会在PVD层上面再喷涂一层保护层。
在基材上面喷涂一层金属PVD层会大大提高产品表面质量，表面将变得更加坚固、抗磨损，且耐化学药品性也得到了增强。
PVD涂层能起到电磁屏蔽而阻隔无线电波的作用。
PVD涂层还可以用在一些弹性零件上，如汽车安全气囊上的徽标，在这些零件发生弹性变形时，表面不会产生尖角或发生折断。
对于塑料零件来说，令人目不暇接的工艺变化为设计者和工程技术人员开创了一个前所未有的操作空间。
为了消除传统镀铬工艺对环境的破坏，技术人员也在研究用新方法代替电镀工艺。
于是，PVD这个利用100%固态紫外线进行干燥处理的工艺就应运而生了，目前该工艺对环境的破坏性为零。
实现金属化工艺的关键在于PVD设备。
PVD工艺过程包括汽化(激光、热、离子法、电子束、离子束)、阴极真空喷镀和离子电镀。
在高真空室里，等离子体撞击金属靶子，从而在真空室内产生金属蒸气，然后蒸气以纳米层形式沉积在零件表面。
生产周期是1min还是1h则取决于所要达到的沉积层厚度。
在真空室内旋转的夹具里有许多等待喷涂的零件，这种旋转能保证喷涂的PVD层均匀分布在零件表面。
PVDCVD设备介绍
• System facilities
– 冷卻水,電力,氣體輸送
• RF generator rack
– RF generator – Microwave system
• 控制器與電力箱(System controller /AC power box) • 熱交換器系統 (Heat Exchanger) • 真空系統 (Vacuum Systems)
• Producer所執行的阻障層製程包括：SACVD, PECVD 及 先進的Low K材料製程如BD, BLOk
Generic 5LM Logic Device
Pad Etch
Passivation
Metal Etch Via Etch Contact Etch Spacer Etch Gate Etch
System=platform+ 週邊設備
製程反應室
晶舟承載反應室 Loadlock
輔助反應室
系統大小比較
Precision 5000® Endura®
Centura®
Producer™
Centura Mainframe 類型
• Standard 5200 • HTF Centura • RTP Centura • 其他
Al-5 Al-4 Al-3 Al-2 Al-1
Passivation IMD-4 IMD-3 IMD-2
IMD-1
PMD
n+
n+
P-Well
STI
p+
N-Well
p+
Implant
Epi Shallow Trench Isolation
PVD设备及工艺简介
溅射源 圆柱靶磁铁布局及说明（图）：
a. 由于相对应靶材面不一样,圆柱靶磁铁布局相对平面靶磁铁布局要紧促的多,图中宽度 还不到平面靶的一半(50mm). b. 由于磁铁相对紧促,区域磁铁之间(之间)安装有导磁材料,既方便安装又可有效 的固定磁铁和磁路的控制. c. 圆柱靶磁铁也采用了强力磁铁(4.5Kgauss),中间区域的磁铁安装为尺寸较宽的规格,外 围区域的磁铁安装尺寸较窄的规格、区域之间磁铁极性必须保持相反,跟平面靶布局 同等原理.如图中区域磁铁磁极可为NSN,也可为SNS(根据工艺自行决定),检查时 跟平面靶一样,手持一块磁铁,根据磁铁同极相斥,异极相吸的原理,逐个单一的判定磁 铁极性是否安装错误. d. 相对圆柱靶靶材为管形,和平面靶材不一样,所以固定磁铁的磁铁座为凸形,如图中所 示.而平面靶磁座则为平面。
抽空系统 2. 技术要求: 2.1 品种规格及性能: （见右表） . 热偶计测量的是各种蒸汽 和永久气体的总压力,而麦化 计只能测出永久气体占的分 压力. . 几何抽速是根据几何尺寸 算出的抽速在大气压力时,实 际抽速与几何抽速基本相符 合,在各种不同的压力时,抽 速有一定下降. . 温升是指泵温稳定后,在 排气阀门处的油的温度与室 温之差.
溅射源 平面靶磁铁布局及说明（图）
安装磁铁过程中,外围区域的磁铁磁极必须保持一致.中间区域的磁铁磁极与外围区域磁 铁磁极必须保持相反.如图区磁铁磁极可为NSN,也可为SNS.可手挡一块磁铁,根据磁 铁同极相斥,异极相吸的原理,逐个单一的判定磁铁极性是否安装错误)。
溅射源 (二). 圆柱形磁控溅射靶 1、结构与说明（图）：
PVD设备及工艺简介
目 录
PVD设备简介 泵 靶 真空测量 真空检漏 PVD工艺简介 PVD相关概念定义 真空度量单位 磁控溅射 铂阳生产线相关工艺简介 合金靶的溅射 金属氧化物的溅射
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, 厚度为t，叶片间距为a，长度为b，叶片可看
①
②
成是彼此平行的长平板。
2、转子叶片将空间分割成空间①和②
3、气体分子从空间①经过叶片进入空间②的几率
为W12，反向几率为W21 4、转子运动速度u
_
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二 真空设备原理介绍
2.5罗茨泵工作原理
在泵腔内，有二个“8”字形的转子相 互垂直地安装在一对平行轴上，由传动 比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同 步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳 内壁之间，保持有一定的间隙，可以实 现高转速运行。由于转子的不断旋转， 被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之
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三 真空计介绍
3.2真空计分类
•
依量测范围分：
•
(1)粗略真空计量测范围：760 ~ 1Torr
•
•
(2)中度空计量测范围：1 ~ 10－３ Torr
•
(3)高度真空计量测范围：10 -3~ 10－7 Torr •
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二 真空设备原理介绍 2.7分子真空泵(Molecular Pump)
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二 真空设备原理介绍 2.8磁悬浮轴承（Magnetic Bearing）
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Point of the leak
• Unit: mbar · l · s-1
qPV
1Bar=0.1MPa=1000mba=1000hpa=100*7.5mmhg=7
5mmhg=1ATM
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1、容器中的压力低于大气压力时,把低 于大气压力的部分叫做真空,而容器内
点相对压强
的压力叫绝对压力。
2、在地球上最好的仪器（10的-12Pa）
一个大气压
也达不到宇宙的真空水平
3、宇宙空间中并非没有任何气体分子、 红外光谱一经发现宇宙中含有甲烷、氨
点绝对压强值
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三 真空计介绍 3.1真空计简介
• 真空气压计（Vacuum pressure gauges）简称真空计（Vacuum gauges）。 • 是依据各种物理原理来量测压力或分子数目的多少。
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三 真空计介绍
3.7冷阴极式真空计—潘宁式真空计
• 量测压力范围：10-2 Torr～10-9 Torr。 • 感测头，清洗保养容易。 • 感测头，可更换零件再次使用。 • 测定低真空至高真空系统之真空度，坚固
耐用并可作为系统压力保护装置。
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二 真空设备原理介绍
2.11泵涡轮分子泵的控制方式/开启
1、分子泵控制器分为远程控制和本地控制 2、分子泵开启时真空度为5 Pa 3、分子泵加速度、减速度时间约为5分钟 3、紧急停止时易造成分子泵损坏 4、分子泵的真空能力5.0*10-1至5.0*10-6 ？
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二 真空设备原理介绍 2.9涡轮分子泵的抽气原理与结构特点
Turbo molecular pump 密级（请在幻灯片母版主页内修改）--©2017 Hanergy Thin Film Power Group Limited
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二 真空设备原理介绍
2.10 涡轮分子泵抽气原理
1、取涡轮分子泵的一个转子叶列，叶片的倾角为
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二 真空设备原理介绍
2.2干式螺杆泵的工作原理
螺杆泵是利用齿轮传动同步反向旋转的相互啮合 而不接触的左螺杆与右螺杆作高速转动，利用泵 壳和相互啮合的螺旋将螺旋槽分隔成多个空间、 形成多个级，气体在相等的各个槽内（柱形等螺 距）进行传输运动，但无压缩，只有螺杆最末端 的螺旋结构对气体有压缩作用。螺杆的各级间可 形成压力梯度，以分散压差和提高压缩比。各部 间隙和泵转速对泵的性能有很大影响。在设计螺 杆各部的间隙时，要考虑膨胀、加工及装配精度 和工作环境（如抽除含粉尘气体等）等。
★密级
PVD真空设备介绍
目录
1
真空系统简介
2
真空设备原理介绍
3
真空检分类及原理
2
4
氦气测漏仪简介
5
磁控溅镀的原理
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一 真空系统简介
1.1真空概念（Vacuum Concept)
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三 真空计介绍
3.4薄膜式真空计（Diaphragm Manometer）—低真空
1、量测压力范围：1500 Torr ～ 1 Torr。 2、可追加2组自动控制设定模块。 3、线性0 ～ 1.5 VDC 输出讯号，可与 计算机联机。
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三 真空计介绍
3.6冷阴极离子真空计—高真空
利用高强度电场产生自发性持续放电作用 ，由阴极产生 电离气体分子之电子，电子经由高强度电场加速，加上 垂直电子运动方向强磁场之偏向，使电子以螺旋路径飞 向阳极。这些飞向阳极之电子，会撞击真空中之气体分 子，而造成气体分子离子化并放出电子。
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三 真空计介绍
3.3真空计分类机械式真空计
利用(容器内)气体粒子之热速度作用于(容器内)受力表面来直接量测压力之真空计
PTEST = F／A + PREF = Mg／A+PREF 依使用介质分: 气压式压力天平: 最大量测范围1.379kPa— 103.421MPa
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三 真空计介绍
3.5派蓝尼真空计（Pirani Gauge）—中级真空
1、中级真空范围下使用最为广泛的真空计。 2、量测压力范围：1ATM ～ 10-4 mbar。 3、内藏调整设定点，适应制程控制，消除噪声。 4、低输出阻抗及完整的法拉屏壁设计消除噪声。
Pirani gauge(派蓝尼真空计) 特色：中级真空范围(1-10-3Torr)下使用最为广 泛 具有一条高电阻温度系数材料制程的灯丝，适当 电流通过时，灯丝温度可保持在100℃至130℃
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四 氦气测漏仪—Definition
What is a leak rate?
Pressure gauge
• The leak rate states the quantity of gas which flows through a leaking point at a given pressure difference.
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二 真空设备原理介绍
2.4回转油垫帮浦工作范围
回转油垫帮浦(rotary oil-sealed pump) 此种帮浦的简单构造如图所示。
工作压力范围： 粗略真空中度真空 ~ 10-2 Torr ~ 10-3 Torr (two stage) ＊ 抽气速率：转子之转速 约120 ~ 2000 l/min ＊ 用途：低真空抽气 作为Diffusion Pump、Roots Pump、 Turbomolecular Pump之前置邦浦。
二 真空设备原理介绍
2.1各真空泵工作压力ห้องสมุดไป่ตู้围
真空泵种类
往复式真空泵 旋片式真空泵 液环式真空泵 罗茨式真空泵 水蒸气喷射泵
油扩散泵 钛升华泵
工作压强范围（Pa）
1×105～1.3×102 1×105～6.7×10-1 1×105～2.7×103
1.3×103～1.3 1×105～1.3×10-1 1.3×10-2～1.3×10-7 1.3×10-2～1.3×10-9
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点真空度 点绝对压强值
绝对真空
一 真空系统简介