另外一個迷思: PEM的閉鎖迴路控制要用MFC或是PZT valve

這也是個在使用PEM閉鎖迴路控制時，經常遇到的問題:
到底要用MFC (Mass Flow Controller)就能夠擔負製程的重責大任? 還是需要使用PZT valve?

用一個很簡單的模型來分析就可以做出正確的判斷，不會選擇錯誤了。
要達成一個PEM閉鎖迴路控制的製程，需要下列的物件才能完成。
1. 感測頭: 將電漿光譜的光線收集傳遞給偵測器。這通常是由光學鏡頭與光纖組成的硬體，將光訊號傳遞到偵測器做光電訊號的轉換。因為是光速在傳遞訊號，所以需要的時間可以忽略。
2. 偵測器: 有感度十分靈敏的光電倍增管PMT (Photo-Multiplier Tube)，通常轉換時間小於1 ns; 另外一種是CCD偵測器，轉換時間大約需要1~2 ms。
3. CPU / MPU軟體處理: 光訊號轉成電的訊號，經由電腦軟體的計算與處理產生可做控制的訊號輸出，需要的時間大約5-10 ms。
4. MFC或是PZT Valve: 控制反應性氣體流量的閥門從接收到電腦傳來的控制訊號到調整閥門開啟的大小到達指定的位置所需的時間，好的MFC最快可以在幾個ms達成，PZT Valve可以在小於1 ms內達成。
5. 氣體管路: 氣體經過氣閥後需要流經氣體管路到達真空噴出的位置，這段時間視真空鍍膜系統的真空抽氣設計來決定長短，通常需要20 ms(系統有很好的真空抽氣設計)到200 ms不等。
6. 擴散: 氣體抵達真空內部的噴嘴位置，會依照當時真空度的製程條件以擴散的方式離開噴嘴到達電漿製程的區域，這段時間通常小於1 ms.

重複這六個步驟就是一個完整的電漿反應性閉鎖迴路的控制流程。
因此，也很容易看出使用好的MFC大致就能滿足這種製程的要求了。

使用PEM在成膜均勻性與均質性的迷思

經常有人認為在真空電漿濺鍍系統上安裝了PEM (Plasma Emission Monitor)或是Emission Controller就可以改善鍍膜的均勻性。把PEM當作神看待，卻不知道這是個大錯特錯的觀念。PEM系統能夠控制鍍膜製程的穩定性，也就是鍍在待鍍物上的膜層的品質是穩定的，在成膜的方向上穩定地把相同品質的薄膜一直鍍到待鍍物上。這是PEM最大的效用，卻無法因為安裝使用了PEM而改善鍍膜厚度在待鍍物的面積分布上的均勻性。

要改善待鍍物表面成膜厚度的均勻性，需要從鍍膜設備的硬體設計下手，舉凡使用的幫浦種類、規格、抽氣位置與供氣的氣導設計，以及製程的條件要求等等。一旦成膜厚度的均勻性能夠達到一定的水準，在來使用PEM讓每個鍍膜控制區域內的成膜品質有最佳化的表現。這樣子才能讓均勻性與均質性的表現兩全其美。

How long to clean the protection device of collimator

準直鏡頭上的蜂巢式防鍍裝置(honey comb protection device)，不是filter，防鍍裝置上的蜂巢結構，主要是靠內徑的大小來阻擋原子與分子在特殊真空壓力下進入蜂巢內管。這是根據自由平均路徑的計算得到的結果。蜂巢結構的深度(此管狀裝置的長度)正好將所有會進入到深處汙染光學鏡片(鏡頭)都擋住。根據準直徑頭擺放的位置來決定多久要清潔一次。PECVD的應用，如果擺放位置正確，可能兩到三年的使用還不需要清潔。大部分需要清潔的應用會是濺鍍(sputtering)，有些擺放位置比較接近靶材鍍膜的表面，多久需要清潔一次，很難說得準。若擺放在很近鍍膜區域而且一定會被鍍到的位置，當鍍膜製程的操作壓力高，自由平均路徑短，此時蜂巢裝置的表面很快會被鍍上一層厚厚的鍍膜，就需要經常清潔。如果操作壓力低，自由平均路徑變長，在蜂巢裝置上的鍍膜，會進入管內且表面上的鍍膜雖會增加但是增加速度較慢，此時清潔的時間間隔會拉長不會很頻繁。何時需要做清潔? 可以在EMICON軟體上加以特殊的endpoint設定，在每一個主要的monitoring tracks上都做一個lower limit的設定，一旦所有條件都達到，就可以輸出一個digital TTL signal通知需要清潔了。原理是: 蜂巢結構如果被鍍膜遮蔽，所有的監視譜線的強度會同時減弱，而不是其中的某些譜線強度減弱。因為強度的衰減是全面性的發生，所以很容易由設定的終點條件來判斷是否需要做清潔。

Plasma Emission Monitor (PEM)的分類

Plasma Emission Monitor (PEM)有兩大主流:
(a) lens filter type(濾光片型)
(b) spectroscopic type(分光型)

(a) 濾光片型的每個頻道只能一次看一個波長，如果要看另外一個波長，就需要更換濾光片。通常此濾光片以中心波長為主，向長波與短波方向延展大約各5nm。所以，濾光片型的PEM沒有所謂的光譜解析度，濾光片能看到的是包含很寬廣的一個積分光譜區域。因為全光譜都被此濾光片濾光了，所以通過的光線強度十分微弱，因此需要一個很靈敏的偵測器來取得光線的強度資訊並加以放大成為可以分析使用的電訊號。所以，濾光型的光感應裝置包含: 一個防鍍的準直鏡頭(一根小管子，不是蜂巢)、一片濾光片、一個PMT(Photo-Multiplier Tube)光電倍增管偵測器，來把光的訊號轉成電的訊號。

(b) 分光型的每個頻道使用陣列方式的arrayed CCD分光光譜儀，可同時看到分佈在200nm-1100nm光譜範圍內的2048個光譜譜線資料，光學解析度可達1.4nm。光感應的裝置包含: 一個安裝蜂巢式的防鍍裝置的準直鏡頭、真空內部導光的石英光纖、光纖導光用的真空法蘭、外部導光的石英光纖、arrayed CCD分光光譜儀。

如何應用OES tool與RGA tool

常有人問道: 對需要精準控制的電漿(等離子)製程(工藝)中，到底要使用OES還是RGA呢?
說明如下:

• RGA能看到環境的氣體成分比例與變化，但是無法看到實際參與電漿製程(等離子工藝)的物種與變化，OES卻可以。這是最大的差異。
• 其次，RGA的反應遲緩，OES可以快速反應。 因此，RGA對於製程(工藝)上出了狀況是很難追蹤與了解實際電漿製程(等離子工藝)的變化。只有使用OES才有機會知道製程(工藝)中真實發生的情形，進而可以找到解決之道。
• RGA可以當做OES的輔助，兩者相輔相成。

結論: OES掌握製程(工藝)的穩定性，RGA去處理整體環境的穩定性。