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Copper Cu Evaporation Process Notes


Copper (Cu) General Information

Kupfer ist eines der meistverwendeten Elemente weltweit, dessen Verwendung in der Antike nachgewiesen wurde. Es ist rötlich-orange mit einem Schmelzpunkt von 1.083 °C, einer Dichte von 8,92 g/cc und einem Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.017 °C. Zwei der populärsten Legierungen weltweit, Messing und Bronze, enthalten Kupfer. Es ist bekannt als hervorragender Wärme- und Stromleiter und findet sich in Drähten, Münzen und Elektromagneten. Die Vakuumindustrie ist bei der Herstellung von Trägerplatten für Sputtertargets, stark auf Kupfer angewiesen. Kupfer wird zusammen mit seinen Legierungen und Verbindungen unter Vakuum zu Schichten bei der Herstellung von Halbleitern, Sensoren und Schaltkreisen verdampft.

Copper Cu Specifications

WerkstofftypKupfer
SymbolCu
Atomares Gewicht63,546
Ordnungszahl29
Farbe und AussehenKupfer, metallisch
Wärmeleitfähigkeit400 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)1.083
Wärmeausdehnungskoeffizient16,5 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)8,92
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
200*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,437
ElektronenstrahlExzellent
Thermische Verdampfungstechniken Schiffchen: Mo, W
Spule:  W
Korb:  W
Tiegel:  Al2O3, Mo, Ta
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzGraphit, Molybdän
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  727
10-6:  857
10-4:  1.017
BemerkungenAdhäsion schlecht. Zwischenschicht (Cr) verwenden. Verdampft aus Quellen beliebigen Werkstoffs.

* Dies ist eine Empfehlung, die auf unserer Erfahrung mit diesen Materialien in KJLC-Sputterkanonen basiert. Die Raten basieren auf nicht-gebondeten Targets und sind materialspezifisch. Gebondete Targets sollten mit geringerer Leistung betrieben werden, um ein Versagen des Bondings zu vermeiden. Gebondete Targets sollten je nach Material mit 20 Watt/Quadratzoll oder niedriger betrieben werden.

Z-Faktoren

Empirische Bestimmung des Z-Faktors

Leider sind der Z-Faktor und das Schubmodul für viele Werkstoffe nicht ohne weiteres verfügbar. In diesem Fall kann der Z-Faktor auch empirisch unter Verwendung der folgenden Verfahren bestimmt werden:

  • Legen Sie den Werkstoff ab, bis die Lebensdauer des Kristalls bei 50 % oder kurz vor dem Ende der Lebensdauer des Kristalls liegt, je nachdem, was früher eintritt.
  • Legen Sie ein neues Substrat neben den verwendeten Quarzsensor.
  • Stellen Sie die QCM Dichte auf den kalibrierten Wert ein; Werkzeug auf 100 %.
  • Nehmen Sie eine Null-Kalibrierung der Schichtdickenmessung vor.
  • Dampfen Sie ungefähr 1000 bis 5000 A des Werkstoffs auf das Substrat auf.
  • Verwenden Sie ein Profilometer oder Interferometer, um die tatsächliche Dicke der Substratschicht zu messen.
  • Stellen Sie den Z-Faktor des Instruments ein, bis der korrekte Dickenwert angezeigt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Kristalle häufig zu wechseln und den Fehler zu ignorieren. Die folgende Grafik zeigt den %-Fehler in der Rate bzw. Dicke bei Verwendung des falschen Z-Faktors. Bei einem Kristall mit einer Lebensdauer von 90 % ist der Fehler vernachlässigbar, selbst für große Fehler in dem programmierten gegenüber dem tatsächlichen Z-Faktor.

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