溫度在物理氣相沉積過程中的關(guān)鍵作用

物理氣相沉積（PVD）或物理氣相傳輸（PVT）是在金屬、陶瓷、玻璃和聚合物等基材上用真空沉積方法生產(chǎn)薄膜和涂層的技術(shù)。這種技術(shù)對于制造具有光學(xué)、機(jī)械、電氣或化學(xué)功能的薄膜至關(guān)重要，尤其是在光電二極管和濾波器等半導(dǎo)體領(lǐng)域。PVD 涉及材料從凝結(jié)相到氣相的轉(zhuǎn)變，然后再回到薄膜凝結(jié)相，濺射和蒸發(fā)是最常見的 PVD 過程。

熱蒸發(fā)是一種將涂層材料氣化并轉(zhuǎn)化為氣體的工藝，在相對較低的工藝溫度下，涂層材料進(jìn)入反應(yīng)室并凝結(jié)在基底材料表面。濺射 PVD 工藝首先將涂層材料以固態(tài)形式（稱為靶材）放置在磁控管上。要獲得高純度的涂層，關(guān)鍵是要在高溫下保持環(huán)境清潔，僅使用選定的材料。具體做法是對腔室進(jìn)行抽真空，除去幾乎所有分子，然后根據(jù)要沉積的材料選擇工藝氣體，如氬氣、氧氣或氮氣。一旦設(shè)定了溫度和壓力等條件，PVD 涂層工藝就開始了，對目標(biāo)材料施加負(fù)電位。在此過程中，腔體充當(dāng)正極或接地。負(fù)電位推動自由電子離開磁控管，導(dǎo)致它們與工藝氣體原子碰撞并帶走電子，從而產(chǎn)生帶正電的工藝氣體離子。這些離子隨后被加速沖向磁控管，并攜帶足夠的能量 “"擊落 “"或 “"濺射 “"一些目標(biāo)材料。這些濺射材料在磁控管路徑上的表面聚集，最終沉積到最終基底上。

在此過程中，離子與自由電子重新結(jié)合，進(jìn)入低能狀態(tài)，釋放出多余的能量，形成光，從而產(chǎn)生等離子體輝光，這是一個可見的指標(biāo)。這種光亮是一種視覺提示，有助于監(jiān)測薄膜沉積過程，薄膜沉積過程以恒定的速度進(jìn)行，直至達(dá)到所需的厚度。此時，從陰極移除電源，標(biāo)志著工藝的完成。

工藝溫度在 PVD 工藝中至關(guān)重要，因為它直接影響沉積薄膜的質(zhì)量和特性。溫度會影響材料的汽化率、汽化顆粒的能量及其在基底表面的流動性，進(jìn)而影響薄膜的附著力、密度和結(jié)晶度。精確的溫度控制可確保均勻沉積，最大限度地減少缺陷，并使涂層具有理想的機(jī)械、電氣和光學(xué)特性。此外，保持最佳溫度可防止基底受損，并確保 PVD 過程的一致性和可重復(fù)性。經(jīng)過認(rèn)證和可追溯的剖面信息文件對于符合行業(yè)監(jiān)管要求也是必要的。

在 PVD 設(shè)備中集成 Optris 紅外測溫儀

為確保 PVD 設(shè)備的可重復(fù)過程控制，一家專門從事大批量生產(chǎn)的制造商在其用于碳化硅 (SiC) 晶體生長和退火的 PVD 濺射設(shè)備中集成了 Optris 的多比率紅外傳感器。該 PVD 工藝采用射頻感應(yīng)加熱線圈，在高達(dá) 2500 °C 的高溫下進(jìn)行多晶碳化硅升華。該線圈在千赫茲范圍內(nèi)工作，提供必要的感應(yīng)加熱。

采用雙色紅外測溫原理，可以獲得最佳的測溫精度、較寬的溫度范圍以及在發(fā)射率變化時的高重復(fù)性。與根據(jù)一個波長的絕對強(qiáng)度測量溫度的單波長測溫儀不同，雙色測溫儀通過比較表面在兩個不同波長發(fā)出的輻射強(qiáng)度來計算溫度。這種基于比率的測量方法精度高，受發(fā)射率變化的影響較小，確保在不同溫度下讀數(shù)更可靠，并能補(bǔ)償發(fā)射率的變化。

Optris CTratio 系列比率測溫儀以其精確性而著稱。光纖 CTratio 具有極小的傳感頭尺寸，可承受高達(dá) 315 ℃ 的工作溫度和激光，測量溫度范圍為 250 ℃ 至 3000 ℃。堅固耐用、電氣隔離的傳感頭和光纖電纜使 CTratio 對電磁場不敏感。兩個彩色測溫儀直接集成了數(shù)字 RS485 接口，以解析最小的溫度信息并將其輸入 PID 控制器。

最終完成的 PVD 系統(tǒng)包括強(qiáng)大的過程控制，可確保在長時間沉積過程中的溫度和壓力穩(wěn)定性，從而促進(jìn)低缺陷 SiC 棒的可靠生產(chǎn)。紅外溫度數(shù)據(jù)是 PID 控制系統(tǒng)的輸入，該系統(tǒng)可將溫度控制在半度以內(nèi)，以確保工藝的一致性和質(zhì)量。

Optris 提供的價值和支持與眾不同

在這一應(yīng)用中，Optris 測溫儀被證明是 PVD 過程中溫度測量的高度可靠和經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。Optris 測溫儀能夠提供準(zhǔn)確、一致的溫度數(shù)據(jù)，而價格僅為同類產(chǎn)品的三分之一，在不影響傳感器性能的前提下，是一種經(jīng)濟(jì)實惠的選擇。此外，紅外傳感器的交付周期大大縮短，從而加快了實施和開發(fā)迭代速度。

Optris 對客戶滿意度的承諾不僅僅是提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。他們積極主動的態(tài)度充分體現(xiàn)了對優(yōu)質(zhì)客戶服務(wù)和技術(shù)支持的承諾。Optris 的資深工程師多次拜訪客戶并與客戶一起測試應(yīng)用，確保高溫計配置最佳，性能達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)。這種手把手的支持對于解決任何難題并確保高溫計成功集成到客戶的 PVD 工藝中至關(guān)重要。

此外，Optris 持續(xù)的技術(shù)支持確保任何問題都能得到及時解決，客戶可以依靠他們的專業(yè)知識不斷優(yōu)化工藝。這種全面的方法不僅保證了成功，而且還促進(jìn)了長期的合作伙伴關(guān)系。