ドイツ Plasus社製 スペクトル及びパルス監視システム「EMICON SA-HIPIMS 」

◯ はじめに
「EMICON SA-HIPIMS」は、特にHIPIMSプロセスに焦点を置いた「EMICON SA」のアップグレードモデルです。成膜中に、プラズマのスペクトルデータと同時に、パルス電圧値及び電流値を高分解能で記録します。このユニークな融合制御技術は、イオン密度とガス組成の独立及び選択的な制御を可能にします。特に反応性成膜プロセスにおいて、化学量論的そして形態学的に安定した成膜を実現します。

◯ アプリケーション
・HIPIMSプロセスでのプラズマ組成解析 (註)
・ターゲットライフを通じたプロセス監視及び最適化
・クローズドループでのガスフローや、イオン密度の独立制御
・ターゲットエロ―ジョン(浸食)の観察及びそれに起因するプロセス補正
・チャンバー内のリーク等異常検知
・ターゲットの使用限界点検知(BT、BP面露出)
註:従来型のフィルター式PEMモニターの様に、予め目標設定した一つのスペクトル(波長)を狙うのではなく、センサーの感知レンジに出現するすべてのスペクトルを監視します。その為、ガスの正確な組成解析が可能となります。

◯ テクニカル仕様
アナログパルスインプット: ±1V(2x)
サンプリングレート: 40MHz
パルストリガーインプット:アナログ±5V(1x)、オプティカル(2x)
スペクトルメーターチャネル数:1-8
アナログコントロールアウトプット:0-10ボルト(4/8)
コネクション: LAN (TCP/IP)
サポートフィールドバス: Profibus、Profinet、EtherCAT、EtherNET/IP、OPC
タイプ: UA

◯ 特徴
・センサーの感知レンジに出現するすべてのスペクトルを監視
・高分解能でのエレクトリックシグナルの記録
・パルスプロセス(HIPIMS)での、電流と電圧のリアルタイムレコーディング
・パルスカーブの監視及び解析
・アナログ及びオプティカルトリガーインプットによるパルスとスペクトルの同時記録 (図1)
・リアルタイムでのスペクトル及びエレクトリカルの融合制御 (図2)
・ウインドウズOSでの専用ソフトでのLAN制御

図1:

図2:

◯ プロフィール
EMICON SA-HIPIMSシステムは、EMICON SAシステムのアップグレードバージョンです。プロセスガスの制御に有効なスペクトル測定と同時に、電気的なパルスデータを絶えず高分解能で取得する能力を備えます。

25nsの高分解能で、パルス波形を測定する事により、パルス電流とパルス電圧の両方の数値を正確に記録していきます。これは、例えば、メタルモードからリアクティブモードへの遷移中に発生するパルス波形の変化を見逃しません。パルスデータとスペクトルデータは、統合されたトリガーインプットを経由して装置に同時記録されます。

同一装置内に、スペクトルデータと、電気的データが集約される事により、イオン密度と、反応性ガスの同時制御が可能となります。これはHIPIMSプロセスにおいては特に重要な要素です。
かくして、EMICON SA-HIPIMSシステムを使用する事により、そのユーザーは、成膜時に形態的特性(例えば膜密度)や、化学量論的特性(化学的組成比)を選択的にそして個別に制御可能となります。

また、HIPIMISプロセス時に多くのユーザーが悩まされるターゲットエロ―ジョン(浸食)によるパラメーターのふらつきを抑制する事も可能となります。ターゲットの厚みや形状の変化により、その表面から漏れる磁場は常に変化してゆきます。それは、HIPIMSプロセスに大きな影響を与えうるピークカレント及びイオン密度に大きな影響を与えます。EMICON SA-HIPIMSシステムは、高分解能でのピークカレントの検出により、その影響を最小限に自動補正(クローズドループ)し、ターゲットライフを通じ安定したプロセスを実現します。

◯標準スパッタ用「EMICON SA」とHIPIMS用「EMICON SA-HIPIMS」の違い
HIPIMSモジュールは、HIPIMSパルスと同期させるトリガーユニット(±5V及びオプティカル)、並びにHIPIMSパルス電圧/電流の形状記録用に、2つの高速アナログ電圧入力(40MHzサンプリングレート)を備えます。
モニタートラックは、標準的なスペクトルだけではなく、パルス電圧/電流も記録いたします。パルス電圧/電流のカーブは、例えばイオン化率のような、HIPIMSプロセスについての補足情報も提供する為、これらの量をリアルタイムで、監視及び制御する事が可能となります。

◯ 詳細資料
以下をクリックしてい頂く事によりダウンロード可能です。
EMICON SA-HIPIMS-Features&Applications-2021

PLASUS EMICON SA-HIPIMS System

PLASUS EMICON SA – HIPIMS Control – SVC TechCon 2019