溫度在物理氣相沉積過(guò)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(duì)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(jiàn)的 PVD 過(guò)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(duì)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(duì)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?dú)狻Ｒ坏┰O(shè)定了溫度和壓力等條件，PVD 涂層工藝就開(kāi)始了，對(duì)目標(biāo)材料施加負(fù)電位。在此過(guò)程中，腔體充當(dāng)正極或接地。負(fù)電位推動(dòng)自由電子離開(kāi)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?zèng)_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(guò)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(gè)可見(jiàn)的指標(biāo)。這種光亮是一種視覺(jué)提示，有助于監(jiān)測(cè)薄膜沉積過(guò)程，薄膜沉積過(guò)程以恒定的速度進(jìn)行，直至達(dá)到所需的厚度。此時(shí)，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?yàn)樗苯佑绊懗练e薄膜的質(zhì)量和特性。溫度會(huì)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(dòng)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(guò)程的一致性和可重復(fù)性。經(jīng)過(guò)認(rèn)證和可追溯的剖面信息文件對(duì)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(cè)溫儀

為確保 PVD 設(shè)備的可重復(fù)過(guò)程控制，一家專門(mén)從事大批量生產(chǎn)的制造商在其用于碳化硅 (SiC) 晶體生長(zhǎng)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(cè)溫原理，可以獲得最佳的測(cè)溫精度、較寬的溫度范圍以及在發(fā)射率變化時(shí)的高重復(fù)性。與根據(jù)一個(gè)波長(zhǎng)的絕對(duì)強(qiáng)度測(cè)量溫度的單波長(zhǎng)測(cè)溫儀不同，雙色測(cè)溫儀通過(guò)比較表面在兩個(gè)不同波長(zhǎng)發(fā)出的輻射強(qiáng)度來(lái)計(jì)算溫度。這種基于比率的測(cè)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(cè)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(cè)量溫度范圍為 250 ℃ 至 3000 ℃。堅(jiān)固耐用、電氣隔離的傳感頭和光纖電纜使 CTratio 對(duì)電磁場(chǎng)不敏感。兩個(gè)彩色測(cè)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(guò)程控制，可確保在長(zhǎng)時(shí)間沉積過(guò)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(jià)值和支持與眾不同

在這一應(yīng)用中，Optris 測(cè)溫儀被證明是 PVD 過(guò)程中溫度測(cè)量的高度可靠和經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。Optris 測(cè)溫儀能夠提供準(zhǔn)確、一致的溫度數(shù)據(jù)，而價(jià)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(shí)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(shí)施和開(kāi)發(fā)迭代速度。

Optris 對(duì)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(dòng)的態(tài)度充分體現(xiàn)了對(duì)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(cè)試應(yīng)用，確保高溫計(jì)配置最佳，性能達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)。這種手把手的支持對(duì)于解決任何難題并確保高溫計(jì)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(wèn)題都能得到及時(shí)解決，客戶可以依靠他們的專業(yè)知識(shí)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(zhǎng)期的合作伙伴關(guān)系。